JP3447356B2 - Object position detection method and object position detection device - Google Patents
Object position detection method and object position detection deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体の位置を検出する
ための物体位置検出方法及び物体位置検出に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object position detecting method and an object position detecting method for detecting the position of an object.
【0002】[0002]
【従来の技術】産業用ロボットの視覚装置やオートメー
ションラインの製品検査装置等を始めとして、画像の認
識装置へのニーズは強く、従来から、光学的なマッチド
フィルタを用いた相関器による認識装置の開発等が精力
的に行われてきた。さらに、最近では、ニューラルネッ
トワークを利用した認識装置の開発等も盛んである。し
かし、これらの認識装置は、何れも、シフト・回転・拡
大縮小等の変形を受けた画像をも認識できる能力、つま
り、汎化能力が低く、この汎化能力の向上が実用化の上
での最大の課題となっていた。2. Description of the Related Art There is a strong need for an image recognition device such as a visual device for an industrial robot or a product inspection device for an automation line. Conventionally, there has been a strong demand for a recognition device using a correlator using an optical matched filter. Development has been done vigorously. Further, recently, development of a recognition device using a neural network has been actively conducted. However, all of these recognition devices have a low ability to recognize an image that has been deformed by shifting, rotating, scaling, or the like, that is, the generalization ability is low, and improvement of this generalization ability is not practical. Had been the biggest challenge of.
【0003】この課題に一つの答えを出したのが、カー
ネギーメロン大学のDavid Casasent氏等である(David C
asasent et.al."Real-time deformation invariant opt
icalpattern recognition using coordinate tranforma
tions", Appl. Opt., Vol.26, pp.938-942 (1987)参
照)。彼らの相関器を用いる方法は以下のようなもので
ある。まず、図14に示すように、入力画像101をコ
ヒーレント光102で照射し、さらにこれに計算機ホロ
グラム(CGH:Computer-generated hologram)10
3により座標変換のための位相情報を重畳した上で、フ
ーリエ変換レンズL1 104によりフーリエ変換を行う
と、入力画像に所望の座標変換を施した情報が座標変換
面105上に得られる。この所望の座標変換とは、例え
ば上記文献の場合は、拡大縮小と回転の変形が入力画像
に起こっても、それらの変形がシフト量に変換される対
数極座標変換である。One answer to this problem is David Casasent of Carnegie Mellon University (David C
asasent et.al. "Real-time deformation invariant opt
icalpattern recognition using coordinate tranforma
tions ", Appl. Opt., Vol.26, pp.938-942 (1987)). The method of using their correlators is as follows. First, as shown in FIG. 101 is irradiated with coherent light 102, and then a computer-generated hologram (CGH) 10
When the Fourier transform lens L 1 104 performs the Fourier transform after superimposing the phase information for the coordinate transform by 3, the information obtained by performing the desired coordinate transform on the input image is obtained on the coordinate transform surface 105. In the case of the above-mentioned document, for example, the desired coordinate transformation is a logarithmic polar coordinate transformation in which even if transformations of scaling and rotation occur in the input image, those transformations are transformed into shift amounts.
【0004】次に、図15に示すように、この対数極座
標変換後の情報を液晶テレビ(LCTV:liquid crys
tal television)106上に乗せ、2つのフーリエ変換
レンズL2 107、L3 108からなる二重回折系と、
基準画像に同様の対数極座標変換を施した上で作られた
マッチドフィルタ(MSF:Matched spatial filter)
109によるフィルタリングとを組み合わせたシフトイ
ンバリアントな相関光学系にコヒーレント光110で照
射することにより入射され、カメラ111により相関面
Pでの基準画像と被検画像の相関ピークを検出し、それ
らの認識を行うというものである。実際、Casasent氏等
は、上記の文献の中で、上記の方法を用いて、回転と拡
大縮小の変形に対して良好な照合結果が得られる実例を
示している。Next, as shown in FIG. 15, the information after the logarithmic polar coordinate conversion is applied to a liquid crystal television (LCTV).
a double diffraction system consisting of two Fourier transform lenses L 2 107 and L 3 108,
Matched spatial filter (MSF) created by applying the same logarithmic polar coordinate transformation to the reference image
The coherent light 110 is incident on the shift invariant correlation optical system in which the filtering by 109 is combined, and is incident. The camera 111 detects the correlation peaks of the reference image and the test image on the correlation plane P, and recognizes them. Is to do. In fact, Casasent et al. In the above-referenced document show an example in which good matching results are obtained for rotation and scaling deformations using the above method.
【0005】さらに、US Air Force Institute of Tech
nologyのKenneth H Fielding氏等は、詳細な説明はない
ものの、これを発展させ、入力画像をフーリエスペクト
ル(入力画像のフーリエ変換とその共役情報との積)に
してから、同様の処理をすることにより、回転と拡大縮
小に加え、シフトの変形に関しても良好な照合結果が得
られたとして、その実例を示している(Kenneth H. Fie
lding et.al. "Position, scale, and rotation invari
ant holographic associative memory", Opt.Eng.,Vol.
28, pp.849-853(1989) 参照)。Further, the US Air Force Institute of Tech
Kenneth H Fielding et al. of nology, although there is no detailed explanation, develop this and make the input image a Fourier spectrum (the product of the Fourier transform of the input image and its conjugate information) and then perform the same processing. In addition to rotation and enlargement / reduction, a good matching result was obtained with respect to shift deformation, and an actual example is shown (Kenneth H. Fie
lding et.al. "Position, scale, and rotation invari
ant holographic associative memory ", Opt.Eng., Vol.
28, pp.849-853 (1989)).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記Casasent氏等の方
法を発展させ、これにシフトの変形に関する汎化能力を
も持たせようとした上記Fielding氏等の方法は、入力画
像のフーリエスペクトルに座標変換を施してから認識に
用いるのであるが、そのスペクトル強度に強い0次光付
近の情報はどんな入力画像でも比較的似ており、他の部
分が異なっていてもその部分の影響を大きく受け、認識
誤差が大きくなってしまう。また、フーリエスペクトル
を求める際に加えられた、入力画像のフーリエ変換とそ
の共役情報との積をとるという操作により、入力画像の
フーリエ変換情報の中、位相に関する情報と負の振幅に
関する情報が欠落しており、完全な情報で認識をしてい
るわけではないため、入力画像によっては大きな認識誤
差を生じてしまう。Fielding et al.'S method, which is an extension of the method of Casasent et al., And has generalization ability for shift deformation, is based on the coordinates of the Fourier spectrum of the input image. It is used for recognition after conversion, but the information around the 0th-order light, which is strong in its spectral intensity, is relatively similar in any input image, and even if other parts are different, it is greatly affected by that part, The recognition error becomes large. In addition, due to the operation of taking the product of the Fourier transform of the input image and its conjugate information that was added when obtaining the Fourier spectrum, the information about the phase and the information about the negative amplitude are missing from the Fourier transform information of the input image. However, since recognition is not performed with complete information, a large recognition error occurs depending on the input image.
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、シフト・回転・拡大縮小等の
変形を受けた画像をも精度良く認識できる物体位置検出
方法及び装置を具体的に提供することである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an object position detecting method and apparatus capable of accurately recognizing an image which has been deformed by shifting, rotating, enlarging or reducing. It is to provide it.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の物体位置検出方法は、入力物体像のフーリエ変換ホ
ログラムを入力物体像のフーリエ変換情報で読み出し、
さらにこれを逆フーリエ変換することにより得られる入
力物体像のコンボリューション像により、この入力物体
像の位置を検出することを特徴とする方法である。The object position detecting method of the present invention which achieves the above object reads a Fourier transform hologram of an input object image by using Fourier transform information of the input object image,
Further, the method is characterized in that the position of the input object image is detected by the convolution image of the input object image obtained by performing the inverse Fourier transform on the input object image.
【0009】また、本発明の物体位置検出装置は、入力
物体像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取
り込まれた入力物体像にフーリエ変換を施しフーリエ変
換情報を得るためのフーリエ変換手段と、所望のキャリ
アでホログラムを作製するための参照光束を発生させる
ための参照光束手段と、前記の入力物体像のフーリエ変
換情報と参照光束とを干渉させた波面を記録しフーリエ
変換ホログラムを作製するための記録手段と、この記録
されたフーリエ変換ホログラムを入力物体像のフーリエ
変換情報で読み出すための読出手段と、この読み出され
た情報をさらに逆フーリエ変換するための逆フーリエ変
換手段と、この逆フーリエ変換により得られる入力物体
像のコンボリューション情報を検出するための検出手段
とを有することを特徴とするものである。Further, the object position detecting apparatus of the present invention comprises an image input means for taking an input object image into the system, and a Fourier transform for performing Fourier transform on the taken input object image to obtain Fourier transform information. Means, a reference light beam means for generating a reference light beam for producing a hologram with a desired carrier, and a Fourier transform hologram for recording a wavefront in which the Fourier transform information of the input object image and the reference light flux are recorded. Recording means for producing, reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with Fourier transform information of an input object image, and inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information. , And a detection means for detecting convolution information of the input object image obtained by the inverse Fourier transform. It is an butterfly.
【0010】もう1つの本発明の物体位置検出装置は、
入力物体像を系内に取り込むための画像入力手段と、こ
の取り込まれた入力物体像にフーリエ変換を施すための
フーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段による入力
物体像のフーリエ変換情報を二乗するための積算手段
と、この二乗されたフーリエ変換情報をさらに逆フーリ
エ変換して入力物体像のコンボリューション情報にする
ための逆フーリエ変換手段と、このコンボリューション
情報を検出するための検出手段とを有することを特徴と
するものである。Another object position detecting device of the present invention is
An image input means for capturing an input object image in the system, a Fourier transform means for applying a Fourier transform to the captured input object image, and a squared Fourier transform information of the input object image by the Fourier transform means. , An inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information into convolution information of the input object image, and a detection means for detecting this convolution information. It is characterized by that.
【0011】本発明の別の物体位置検出方法は、入力物
体像のフーリエ変換ホログラムを入力物体像のフーリエ
変換情報で読み出し、さらにこれを逆フーリエ変換する
ことにより得られる、入力物体像にフーリエ変換ホログ
ラムの直流成分が掛かった画像により、この入力物体像
の位置を検出することを特徴とする方法である。Another object position detecting method of the present invention is to read a Fourier transform hologram of an input object image with Fourier transform information of the input object image, and further perform inverse Fourier transform on the Fourier transform information to obtain an Fourier transform of the input object image. This is a method characterized by detecting the position of this input object image from an image on which the DC component of the hologram is applied.
【0012】本発明の別の物体位置検出装置は、入力物
体像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取り
込まれた入力物体像にフーリエ変換を施しフーリエ変換
情報を得るためのフーリエ変換手段と、所望のキャリア
でホログラムを作製するための参照光束を発生させるた
めの参照光束手段と、前記の入力物体像のフーリエ変換
情報と参照光束とを干渉させた波面を記録しフーリエ変
換ホログラムを作製するための記録手段と、この記録さ
れたフーリエ変換ホログラムを入力物体像のフーリエ変
換情報で読み出すための読出手段と、この読み出された
情報をさらに逆フーリエ変換するための逆フーリエ変換
手段と、この逆フーリエ変換された情報のうち、入力物
体像にフーリエ変換ホログラムの直流成分が掛かった情
報を検出するための検出手段とを有することを特徴とす
るものである。Another object position detecting apparatus of the present invention is an image input means for taking an input object image into the system, and a Fourier transform for subjecting the taken input object image to Fourier transform to obtain Fourier transform information. Means, a reference light beam means for generating a reference light beam for producing a hologram with a desired carrier, and a Fourier transform hologram for recording a wavefront in which the Fourier transform information of the input object image and the reference light flux are recorded. Recording means for producing, reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with Fourier transform information of an input object image, and inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information. , In order to detect the information in which the DC component of the Fourier transform hologram is applied to the input object image among the information obtained by the inverse Fourier transform It is characterized in that it has a detection means.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【作用】上記の本発明に基づく画像処理装置は、図1の
ブロック図に示すように、入力物体情報を画像として入
力するための撮像手段1と、この撮像手段1により入力
された物体の位置を検出するための物体位置検出手段2
と、この物体位置検出手段2で得られた物体の位置より
撮像手段1を移動させ光軸上に物体を移動させるための
移動手段3と、この移動手段3により光軸上に移動した
物体情報を入力して認識を行う認識手段4とで構成する
ことにより、上記課題を解決し、上記目的を達成しよう
というものである。As shown in the block diagram of FIG. 1, the image processing apparatus according to the present invention described above has an image pickup means 1 for inputting input object information as an image and a position of an object inputted by the image pickup means 1. Object position detecting means 2 for detecting
And moving means 3 for moving the image pickup means 1 from the position of the object obtained by the object position detecting means 2 to move the object on the optical axis, and object information moved by the moving means 3 on the optical axis. It is intended to solve the above-mentioned problems and achieve the above-mentioned object by configuring with the recognition means 4 for inputting and recognizing.
【0015】上記のような構成によれば、入力された認
識すべき物体の位置(光軸からのシフト量と方向)を検
出し、この位置情報から撮像手段3を移動させ、上記の
認識すべき物体情報を光軸上に移動させた上で認識手段
4に送ることができる。つまり、物体の位置が入力画面
上のどの位置にあっても、同一の情報を認識手段4に送
ることができるので、シフトの変形に関する汎化能力の
向上を情報の欠落なく実現することができる。さらに、
この認識手段において、前述のCasasent氏らの方法を用
いれば、あわせて回転及び拡大縮小の変形に関する汎化
能力を得ることができるので、シフト・回転・拡大縮小
の変形を受けた画像をも高精度に照合・認識可能な新た
な画像処理装置を提供することが可能となる。According to the above configuration, the position (shift amount and direction from the optical axis) of the inputted object to be recognized is detected, and the image pickup means 3 is moved from this position information to recognize the above. The object information to be moved can be sent to the recognition means 4 after being moved on the optical axis. That is, since the same information can be sent to the recognition means 4 regardless of the position of the object on the input screen, it is possible to improve the generalization ability regarding shift deformation without missing information. . further,
By using the method of Casasent et al. Described above in this recognition means, it is possible to obtain the generalization ability with respect to the transformation of rotation and enlargement / reduction. It is possible to provide a new image processing device that can perform collation / recognition with high accuracy.
【0016】まず、本発明に基づく画像処理装置の中核
をなす、入力された物体の位置(光軸からのシフト量と
方向)を検出するための物体位置検出手段2に用いる物
体位置検出方法について詳しく説明する。First, the object position detecting method used in the object position detecting means 2 for detecting the position (shift amount and direction from the optical axis) of the inputted object, which is the core of the image processing apparatus according to the present invention, explain in detail.
【0017】まず、光軸上に原点を取り、入力された認
識すべき物体の画像をg(x,y)、この認識すべき物
体が光軸上にある場合の画像をf(x,y)とし、この
認識すべき物体g(x,y)が原点から(a,b)だけ
f(x,y)がシフトしている場合を考えると、このg
(x,y)は、
g(x,y)=f(x−a,y−b)
=f(x,y)*δ(x−a,y−b) ・・・(1)
と書くことができる。ここで、「*」はコンボリューシ
ョン積分を示す。次に、このg(x,y)のフーリエ変
換情報をG(u,v)、さらに、参照光束をR(u,
v)とすると、この2つの波面の干渉を記録したフーリ
エ変換ホログラムは、
|G|2 +|R|2 +G* ・R+G・R* ・・・(2)
なる情報を持つ(ただし、「* 」は複素共役を、「・」
は掛算をそれぞれ示す。また、簡単のため、これ以降は
説明に関係のない変数は省略する。)。さらに、この
(2)式で表されるフーリエ変換ホログラムを入力物体
のフーリエ変換情報G(u,v)で読み出すと、その読
み出された情報は、
(|G|2 +|R|2 )・G+G* ・G・R+G・G・R* ・・・(3)
という情報となる。さらに、この情報を逆フーリエ変換
すると、最終的に、
F-1{(|G|2 +|R|2 )・G+G* ・G・R+G・G・R* }
・・・(4)
という情報が得られることになる。なお、逆フーリエ変
換を「F-1」と表した。First, the origin is taken on the optical axis, the input image of the object to be recognized is g (x, y), and the image when the object to be recognized is on the optical axis is f (x, y). ), And considering that the object g (x, y) to be recognized is f (x, y) shifted by (a, b) from the origin, this g
(X, y) is written as g (x, y) = f (x-a, y-b) = f (x, y) * δ (x-a, y-b) (1) be able to. Here, “*” indicates convolution integration. Next, the Fourier transform information of this g (x, y) is G (u, v), and the reference light flux is R (u,
v), the Fourier transform hologram recording the interference of these two wavefronts has the information | G | 2 + | R | 2 + G * · R + G · R * ... (2) (however, “ * ”Is the complex conjugate and“ ・ ”
Indicates multiplication, respectively. Further, for simplicity, variables irrelevant to the description will be omitted hereinafter. ). Further, when the Fourier transform hologram represented by the equation (2) is read by the Fourier transform information G (u, v) of the input object, the read information is (| G | 2 + | R | 2 )・ G + G *・ G ・ R + G ・ G ・ R *・ ・ ・ (3) Further, when this information is subjected to an inverse Fourier transform, finally, information of F −1 {(| G | 2 + | R | 2 ) · G + G * · G · R + G · G · R * } (4) Will be obtained. In addition, the inverse Fourier transform was represented as "F -1 ".
【0018】次に、この(4)式を項別に吟味してみ
る。まず、第1項は、
F-1{(|G|2 +|R|2 )・G}
=F-1{(|G|2 +|R|2 )*g
=F-1{(|G|2 +|R|2 )*f*δ(x−a,y−b)・(5)
となり、これは認識すべき物体が光軸上にある場合の画
像f(x,y)にフーリエ変換ホログラムの直流成分
(いわゆる0次成分)が掛かった画像がホログラムの記
録時のフーリエ変換情報G(u,v)の進む方向に現
れ、それが光軸上に物体情報がある場合の位置に対して
丁度シフト分(a,b)だけ離れた位置であることを示
している。Next, the expression (4) will be examined item by item. First, the first term is: F −1 {(| G | 2 + | R | 2 ) · G} = F −1 {(| G | 2 + | R | 2 ) * g = F −1 {(| G | 2 + | R | 2 ) * f * δ (x-a, y-b) · (5), which is the image f (x, y) when the object to be recognized is on the optical axis. A position where an image on which a direct current component (so-called zero-order component) of a Fourier transform hologram is applied appears in the direction in which the Fourier transform information G (u, v) at the time of recording the hologram, and which has object information on the optical axis. In contrast, it is shown that the positions are exactly apart from each other by the shift amount (a, b).
【0019】次に、第2項は、
F-1{G* ・G・R}=g* *g*r=f* *f*r ・・・(6)
となる。なお、参照光束R(u,v)のフーリエ変換情
報はr(x,y)と表した。これは、認識すべき物体が
光軸上にある場合の画像f(x,y)のコリレーション
像が、フーリエ変換ホログラムの記録時の参照光束R
(u,v)の進む方向に現れ、それが光軸上に物体情報
がある場合と丁度同じ位置であることを示している。Next, the second term is a F -1 {G * · G · R} = g * * g * r = f * * f * r ··· (6). The Fourier transform information of the reference light flux R (u, v) is represented as r (x, y). This is because the correlation image of the image f (x, y) when the object to be recognized is on the optical axis is the reference light flux R when recording the Fourier transform hologram.
It appears in the direction of (u, v), and indicates that it is at exactly the same position as when there is object information on the optical axis.
【0020】次に、第3項は、
F-1{G・G・R* }=g*g*r*
=f*f*δ(x−2a,y−2b)*r* ・・・(7)
となる。これは、認識すべき物体が光軸上にある場合の
画像f(x,y)のコンボリューション像が、フーリエ
変換ホログラムの記録時の参照光束R(u,v)の進む
方向と共役な方向に現れ、それが光軸上に物体情報があ
る場合の位置に対して丁度シフト分(a,b)の2倍だ
け離れた位置であることを示している。Next, the third term is: F −1 {G · G · R * } = g * g * r * = f * f * δ (x-2a, y-2b) * r * ... (7) This is because the convolution image of the image f (x, y) in the case where the object to be recognized is on the optical axis is a direction conjugate with the traveling direction of the reference light flux R (u, v) at the time of recording the Fourier transform hologram. , Which indicates that the position is apart from the position when there is object information on the optical axis by exactly twice the shift amount (a, b).
【0021】この(5)式〜(7)式が示すように、上
述の入力物体像のフーリエ変換ホログラムを入力物体像
のフーリエ情報で読み出し、さらに、これを逆フーリエ
変換するという本発明の物体位置検出方法によれば、
(5)式で示される情報を、ホログラムの記録時のフー
リエ変換情報G(u,v)の進む方向で検出すれば、そ
の情報は、光軸上に物体情報がある場合の位置に対して
丁度シフト分(a,b)だけ離れた位置であるので、そ
の位置を検出すれば、認識すべき物体の位置、つまり、
認識すべき物体が原点(光軸上)にある場合からのシフ
ト量と方向が検出できる。As shown by the equations (5) to (7), the above-mentioned Fourier transform hologram of the input object image is read out with the Fourier information of the input object image, and further, the object of the present invention is subjected to inverse Fourier transform. According to the position detection method,
If the information represented by the equation (5) is detected in the traveling direction of the Fourier transform information G (u, v) at the time of recording the hologram, the information is relative to the position when there is object information on the optical axis. Since the positions are apart by exactly the shift amount (a, b), if the position is detected, the position of the object to be recognized, that is,
The shift amount and direction from the case where the object to be recognized is at the origin (on the optical axis) can be detected.
【0022】さらに、(7)式で示されるコンボリュー
ション情報を、フーリエ変換ホログラムの記録時の参照
光束R(u,v)の進む方向と共役な方向で検出すれ
ば、その情報は、光軸上に物体情報がある場合の位置に
対して丁度シフト分(a,b)の2倍だけ離れた位置で
あるので、その位置を検出し半分にすれば、認識すべき
物体の位置、つまり、認識すべき物体が原点(光軸上)
にある場合からのシフト量と方向が検出できる。Further, if the convolution information expressed by the equation (7) is detected in a direction conjugate with the traveling direction of the reference light flux R (u, v) at the time of recording the Fourier transform hologram, the information is obtained as the optical axis. Since the position is just twice the shift amount (a, b) with respect to the position when there is object information above, if the position is detected and halved, the position of the object to be recognized, that is, The object to be recognized is the origin (on the optical axis)
The shift amount and direction from the case of can be detected.
【0023】上述した物体位置検出方法の説明の中で、
物体の位置を求めるための一連の手続きについて(3)
式から(7)式を用いて述べたが、次に、この物体位置
検出方法を実現するための物体位置検出装置について述
べる。これは、図2に示すように、少なくとも、入力物
体像を装置内に取り込むための画像入力手段5と、この
取り込まれた入力物体像にフーリエ変換を施しフーリエ
変換情報を得るためのフーリエ変換手段6と、所望のキ
ャリアでホログラムを作製するための参照光束を発生さ
せるための参照光束手段7と、この入力物体像のフーリ
エ変換情報と参照光束とを干渉させた波面を記録してフ
ーリエ変換ホログラムを作製するための記録手段8と、
記録されたこのフーリエ変換ホログラムを入力物体像の
フーリエ変換情報で読み出すための読出手段9と、この
読み出した情報をさらに逆フーリエ変換するための逆フ
ーリエ変換手段10と、このこの逆フーリエ変換された
情報を検出するための検出手段11とで構成する。In the above description of the object position detecting method,
A series of procedures for finding the position of an object (3)
Although the expression (7) is used for the expression, the object position detecting device for realizing the object position detecting method will be described next. This is, as shown in FIG. 2, at least an image input means 5 for taking in an input object image in the apparatus, and a Fourier transform means for performing Fourier transform on the taken input object image to obtain Fourier transform information. 6, a reference light beam means 7 for generating a reference light beam for producing a hologram with a desired carrier, and a Fourier transform hologram by recording a wavefront in which the Fourier transform information of the input object image and the reference light beam are recorded. Recording means 8 for producing
Reading means 9 for reading the recorded Fourier transform hologram with the Fourier transform information of the input object image, inverse Fourier transform means 10 for further inverse Fourier transforming the read information, and this inverse Fourier transform. It is composed of a detection means 11 for detecting information.
【0024】この物体位置検出装置により、認識すべき
物体のフーリエ変換ホログラムが記録され、これが入力
物体像のフーリエ変換情報で読み出され、さらに、この
読み出された情報に逆フーリエ変換が施されることによ
り、認識すべき物体の位置が求められることは、上記方
法の説明より明らかである。The object position detecting apparatus records a Fourier transform hologram of an object to be recognized, which is read out as Fourier transform information of the input object image, and further, the read out information is subjected to inverse Fourier transform. It is clear from the above description of the method that the position of the object to be recognized is obtained by the above.
【0025】上述した物体位置検出方法の説明の中で、
物体の位置を求めるための一連の手続きについて、
(3)式から(7)式を用いて述べたが、本方法の中、
(7)式をさらに吟味すると、このコンボリューション
情報を求めるためには、認識すべき物体をフーリエ変換
して得た物体のフーリエ変換情報を二乗(位相共役をと
って掛け合わせるのではなく、そのまま掛け合わせる)
して、さらに、逆フーリエ変換すればよいことが分か
る。次に、この物体位置検出方法をコンボリューション
情報を得ることにより実現するための物体位置検出装置
について述べる。これは、図3のブロック図に示すよう
に、少なくとも、入力物体像を装置内に取り込むための
画像入力手段5と、この取り込まれた入力物体像にフー
リエ変換を施すためのフーリエ変換手段6と、このフー
リエ変換手段6による入力物体像のフーリエ変換情報を
二乗するための積算手段12と、この二乗されたフーリ
エ交換情報をさらに逆フーリエ変換して入力物体像のコ
ンボリューション情報にするための逆フーリエ変換手段
10と、このコンボリューション情報を検出するための
検出手段11とで構成する。この物体位置検出装置によ
り、認識すべき物体のコンボリューション情報が求ま
り、さらに認識すべき物体の位置が求められることは、
上記の説明より明らかである。In the above description of the object position detecting method,
For a series of procedures for finding the position of an object,
As described above using equations (3) to (7), in the present method,
Further examining Eq. (7), in order to obtain this convolution information, the Fourier transform information of the object obtained by Fourier transforming the object to be recognized is squared (rather than multiplying by taking the phase conjugate, (Multiply)
Then, it is understood that the inverse Fourier transform may be further performed. Next, an object position detecting device for realizing this object position detecting method by obtaining convolution information will be described. This is, as shown in the block diagram of FIG. 3, at least an image input means 5 for taking an input object image into the apparatus, and a Fourier transform means 6 for applying a Fourier transform to the taken input object image. , An integrating means 12 for squaring the Fourier transform information of the input object image by the Fourier transform means 6, and an inverse means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier exchange information into convolution information of the input object image. The Fourier transform means 10 and the detection means 11 for detecting the convolution information are included. With this object position detection device, the convolution information of the object to be recognized can be obtained, and the position of the object to be recognized can be further obtained.
It will be clear from the above description.
【0026】[0026]
【実施例】以下に、本発明を実現する具体的実施例につ
いて述べるが、まず、本画像処理装置の中、前述した物
体位置検出手段2に用いる物体位置検出方法を実現する
ための前述の物体位置検出装置について、第1実施例〜
第4実施例において詳しく説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments for implementing the present invention will be described below. First, in the present image processing apparatus, the aforementioned object for realizing the object position detecting method used in the aforementioned object position detecting means 2 is realized. Regarding the position detecting device, the first embodiment
A detailed description will be given in the fourth embodiment.
【0027】(第1実施例)図4の光学系を示す図を用
いて説明する。まず、略平行な光束20がコヒーレント
光源21及びビームエクスパンダ22により発生させら
れる。このコヒーレントな光源21としては、ホログラ
ムの干渉縞がコントラスト良く発生させられるだけのコ
ヒーレンスを持った光源なら何でもよいが、一例とし
て、波長514.5nmのアルゴンレーザを用いた。ま
た、ビームエクスパンダ22は常套手段であるが、絞り
込みレンズ22aとピンホール22bとコリメートレン
ズ22cを用いて構成した。この略平行な光束20は、
光学系をコンパクトにするために設置されたミラー23
でその光路が曲げられた後、ビームスプリッタ24で、
書込・読出光束25と参照光束26の2つに分けられ
る。この書込・読出光束25には、撮像手段1により撮
像された認識すべき物体情報を、画像入力手段5により
装置内に入力する。撮像手段1としては、管式のもので
あれ固体撮像素子であれ、2次元画像を撮像できるもの
なら何でもよいが、本実施例ではズームレンズを付けた
CCDカメラを用いた。CCDにより撮像された認識す
べき物体の画像は、カメラ内の回路によりNTSC等の
TV信号に変換されるが、この信号を取り込み書込・読
出光束25に強度の変化として画像情報を与えるため
に、画像入力手段5としては、電気アドレス型の空間光
変調器、本実施例ではTVやコンピューターのCRTで
最近使われるようになった透過型の液晶表示素子を用い
た。(First Embodiment) An explanation will be given with reference to FIG. 4 showing the optical system. First, the substantially parallel light flux 20 is generated by the coherent light source 21 and the beam expander 22. The coherent light source 21 may be any light source having a coherence that can generate hologram interference fringes with good contrast, but an argon laser having a wavelength of 514.5 nm is used as an example. Although the beam expander 22 is a conventional means, it is configured by using a focusing lens 22a, a pinhole 22b, and a collimating lens 22c. This substantially parallel light flux 20 is
Mirror 23 installed to make the optical system compact
After the optical path is bent at, at the beam splitter 24,
It is divided into a writing / reading light beam 25 and a reference light beam 26. Into the writing / reading light flux 25, the object information to be recognized which is picked up by the image pickup means 1 is inputted into the apparatus by the image input means 5. The image pickup means 1 may be a tube type or a solid-state image pickup element as long as it can pick up a two-dimensional image, but in this embodiment, a CCD camera with a zoom lens is used. An image of an object to be recognized, which is picked up by the CCD, is converted into a TV signal such as NTSC by a circuit in the camera. In order to capture this signal and give image information to the writing / reading light flux 25 as a change in intensity. As the image input means 5, an electrically addressed spatial light modulator, in this embodiment, a transmissive liquid crystal display element which has recently been used in a CRT of a TV or a computer is used.
【0028】この認識すべき物体情報の乗った書込・読
出光束25は、フーリエ変換手段6であるフーリエ変換
レンズを通り、ビームスプリッタ27でさらに書込光束
28と読出光束29に分けられ、これらの光束の中、一
方の書込光束28がミラー30、31及びビームスプリ
ッタ32を介して、記録手段8である反射型の空間光変
調器上に照射される。この記録手段8である反射型の空
間光変調器上では、認識すべき物体情報はフーリエ変換
手段6によりフーリエ変換情報となっている。この記録
手段8である反射型の空間光変調器としては、BSO
(Bi12SiO20)等のフォトリフラクティブ結晶を用
いている反射型の空間光変調器やTN(Twisted Nemati
c )や強誘電性等の液晶を用いている反射型の空間光変
調器、あるいは、LN(LiNbO3 )、DKDP(K
D2 PO4 )等の無機物質を用いた反射型の空間光変調
器、YIG(Y3 Fe5 O12)等の磁気物質を用いた反
射型の空間変調器、DMD(Deformable Mirror Devic
e)等の変形ミラーを用いた反射型の空間変調器等、他
にもいろいろ使えるが、本実施例では、比較的高い解像
度と高速の応答性を持ち、しかも、取り扱いの簡単なも
のとして反射型の液晶空間変調器を使用した。The writing / reading light beam 25 carrying the object information to be recognized passes through a Fourier transform lens which is a Fourier transforming means 6, and is further divided into a writing light beam 28 and a reading light beam 29 by a beam splitter 27. One of the writing light beams 28 is irradiated onto the reflection type spatial light modulator which is the recording means 8 via the mirrors 30 and 31 and the beam splitter 32. On the reflection type spatial light modulator which is the recording means 8, the object information to be recognized is the Fourier transform information by the Fourier transform means 6. As the reflection type spatial light modulator which is the recording means 8, a BSO is used.
A reflective spatial light modulator using a photorefractive crystal such as (Bi 12 SiO 20 ) or a TN (Twisted Nemati)
c) or a reflective spatial light modulator using liquid crystal of ferroelectricity, LN (LiNbO 3 ), DKDP (K
D 2 PO 4 ) and other reflective spatial light modulators, YIG (Y 3 Fe 5 O 12 ) and other reflective magnetic modulators, DMD (Deformable Mirror Devic)
Although it can be used in various other ways such as a reflection type spatial modulator using a deforming mirror such as e), this embodiment has a relatively high resolution and high-speed responsiveness, and is a reflection type for easy handling. Type liquid crystal spatial modulator was used.
【0029】一方、参照光束手段7は、上記で説明した
参照光束26とミラー33で構成されるが、参照光束2
6が、ミラー33を適当な位置で適当な角度に配置する
ことにより、前述の反射型の液晶空間光変調器8上に乗
った認識すべき物体のフーリエ変換情報に、所望の角度
の略平行光束としてさらに乗るようにする。この時、制
御手段34であるコンピュターにより、反射型の液晶空
間光変調器8を書込モードにする信号を液晶空間光変調
器8のドライバー35を介して液晶空間光変調器8に与
え、さらに、シャッター36をオープンにし、シャッタ
ー37をクローズにする信号をそれぞれドライバー3
8、39を介してそれぞれのシャッターに与えることに
より、読出光束29をカットし、前述の書込光束28に
よる認識すべき物体のフーリエ変換情報と、参照光束2
6による所望の角度の略平行光束を照射することで、
(2)式に示したものと同一のフーリエ変換ホログラム
を記録手段である液晶空間変調器8上に記録することに
なる。このシャッター36、37は制御のし易さを考え
て、記録手段である液晶空間変調器8に使用されている
ものと同種の液晶製のものを用いたが、動作速度を多少
犠牲にすれば、メカニカルなもの等他のものでもよい。
なお、図中において、書込光束28と参照光束26が通
る光路中に、シャッター36と反射型の液晶空間光変調
器8の間に偏光子13が配置してある。これは、ビーム
スプリッタ32のミラー面で反射する書込光束28はS
偏光成分が多く、ビームスプリッタ32を透過する参照
光束26はP偏光成分が多く、両者は干渉し合う成分が
少ないので、この偏光子13によって2つの偏光成分が
偏光子13の通過軸の方向で干渉できるようにするため
のものであり、この偏光子13の配置により干渉縞のコ
ントラストが良くなる。On the other hand, the reference light beam means 7 is composed of the reference light beam 26 and the mirror 33 described above.
6 arranges the mirror 33 at an appropriate position and at an appropriate angle, so that the Fourier transform information of the object to be recognized on the reflective liquid crystal spatial light modulator 8 is approximately parallel to the desired angle. Try to ride it as a light flux. At this time, the computer serving as the control means 34 gives a signal for setting the reflective liquid crystal spatial light modulator 8 to the writing mode to the liquid crystal spatial light modulator 8 via the driver 35 of the liquid crystal spatial light modulator 8, and , A signal to open the shutter 36 and close the shutter 37 respectively.
The read light beam 29 is cut off by giving it to each shutter via 8 and 39, and the Fourier transform information of the object to be recognized by the above-described write light beam 28 and the reference light beam 2
By irradiating a substantially parallel light beam with a desired angle by 6,
The same Fourier transform hologram as shown in the equation (2) is recorded on the liquid crystal spatial modulator 8 which is a recording means. The shutters 36 and 37 are made of the same type of liquid crystal as that used for the liquid crystal spatial modulator 8 which is the recording means in consideration of the ease of control, but if the operating speed is sacrificed to some extent, Others such as mechanical ones may be used.
In the figure, the polarizer 13 is arranged between the shutter 36 and the reflective liquid crystal spatial light modulator 8 in the optical path through which the writing light beam 28 and the reference light beam 26 pass. This means that the writing light beam 28 reflected by the mirror surface of the beam splitter 32 is S
Since the reference light beam 26 that has a large number of polarization components and the reference light beam 26 that passes through the beam splitter 32 has a large amount of P-polarization components and there are few components that interfere with each other, the two polarizers 13 cause two polarization components in the pass axis direction of the polarizer 13. This is for enabling interference, and the arrangement of the polarizer 13 improves the contrast of interference fringes.
【0030】次に、この反射型の液晶空間光変調器8上
に形成されたフーリエ変換ホログラムを読出手段9によ
り読み出すが、この読出手段9は、読出光束29を正立
プリズムとしてのペンタプリズム40とビームスプリッ
タ41を介して、反射型の液晶空間光変調器8に対して
書込光束28と正対する方向から入射させるようになっ
ている。ここで、ビームスプリッタ41は、偏光ビーム
スプリッタに置き換えて構成するか、もしくは、通常の
ビームスプリッタ41の入射側(ペンタプリズム40の
射出側)に偏光子を、ビームスプリッタ41の射出側
(逆フーリエ変換レンズ10の入射側)に検光子を配置
したもので置き換えることができる。このような構成に
より、不要光をカットし、出力のコントラストを上げる
ことができる。なお、ペンタプリズム40を用いたの
は、読出光束29のフーリエ変換情報が書込光束28の
フーリエ変換情報に対して裏(ミラー等により像の反転
が起こる方向に対して逆)になっているのを補正するた
めであり、これにより書込光束28のフーリエ変換情報
と読出光束29のフーリエ変換情報の方向が記録手段8
上で一致する。また、この正立プリズムをミラーに替え
て、ミラー30もしくはミラー31の位置に正立プリズ
ム置いてもよい。実際には、さらに制御手段34によ
り、反射型の液晶空間光変調器8をドライバー35を介
して読出モードにする信号を与え、さらにシャッター3
6をクローズし、シャッター37をオープンにする信号
をそれぞれのドライバー38、39に与えることによ
り、書込光束28と参照光束26からの情報をカット
し、読出光束29による認識すべき物体のフーリエ変換
情報のみを反射型の液晶空間光変調器8に与えることに
より読み出す。この操作により、(3)式に示す情報が
得られることになる。Next, the Fourier transform hologram formed on the reflection type liquid crystal spatial light modulator 8 is read out by the read-out means 9, which reads out the read light beam 29 as a pentaprism 40 as an erecting prism. The light beam is incident on the reflective liquid crystal spatial light modulator 8 through the beam splitter 41 in a direction directly opposite to the writing light beam 28. Here, the beam splitter 41 is configured by replacing it with a polarization beam splitter, or a polarizer is provided on the incident side of the normal beam splitter 41 (exit side of the pentaprism 40) and the exit side of the beam splitter 41 (inverse Fourier transform). It can be replaced with an analyzer arranged on the incident side of the conversion lens 10. With such a configuration, unnecessary light can be cut and the output contrast can be increased. The pentaprism 40 is used because the Fourier transform information of the read light beam 29 is the reverse side of the Fourier transform information of the write light beam 28 (opposite to the direction in which the image is inverted by a mirror or the like). Is to correct the direction of the Fourier transform information of the write light beam 28 and the Fourier transform information of the read light beam 29.
Match above. Further, this erecting prism may be replaced with a mirror, and an erecting prism may be placed at the position of the mirror 30 or the mirror 31. In practice, the control means 34 further gives a signal for setting the reflective liquid crystal spatial light modulator 8 to the read mode via the driver 35, and further the shutter 3
The signals from the write light beam 28 and the reference light beam 26 are cut by applying a signal for closing the shutter 6 and opening the shutter 37 to the respective drivers 38, 39, and the Fourier transform of the object to be recognized by the read light beam 29 is performed. Only the information is read by applying it to the reflective liquid crystal spatial light modulator 8. By this operation, the information shown in the equation (3) is obtained.
【0031】次に、この読み出した情報をさらに逆フー
リエ変換するための逆フーリエ変換手段10として、逆
フーリエ変換レンズ10を用いて、スクリーン42上に
読み出した情報の逆フーリエ変換情報、つまり、(4)
式に示す情報を得る。この情報は、さらに、検出手段1
1である2次元ディテクター43、本実施例の場合はC
CDカメラに結像レンズ44を介して伝えられ、検出さ
れる。図中には、簡単のため、検出される3方向の情報
の中、1方向のみに検出手段を示してある。図中、
(7)式で表される情報を観察する方向は(A)の方向
であり、(6)式で表される情報は(C)の方向、さら
に、(5)式で表される情報は(B)の方向で観測され
る。また、この図では、図が複雑になるのを避けるため
に、参照光束26の角度を実際よりも誇張して書いてい
るので、得られる3方向の情報を別々の逆フーリエ変換
手段及び検出手段を用いるように書いてあるが、実際の
参照光束の角度は比較的小さく、実際には3つの方向を
一度に逆フーリエ変換できる大きな口径の逆フーリエ変
換レンズ及び検出手段一組で検出できる場合が多い。Next, using the inverse Fourier transform lens 10 as the inverse Fourier transform means 10 for further inverse Fourier transforming the read information, the inverse Fourier transform information of the information read on the screen 42, that is, ( 4)
Get the information shown in the formula. This information is further provided to the detection means 1
Two-dimensional detector 43 which is 1, C in the case of this embodiment
It is transmitted to the CD camera through the imaging lens 44 and detected. In the figure, for simplification, the detecting means is shown only in one direction among the information of three directions to be detected. In the figure,
The direction of observing the information represented by formula (7) is the direction of (A), the information represented by formula (6) is the direction of (C), and the information represented by formula (5) is Observed in the direction of (B). Further, in this drawing, the angle of the reference light beam 26 is exaggerated from the actual one in order to avoid complication of the drawing, so that the obtained information in three directions is obtained by separate inverse Fourier transform means and detection means. Although the angle of the actual reference light beam is relatively small, there are cases in which it can be detected by a set of a large-diameter inverse Fourier transform lens capable of performing an inverse Fourier transform at one time and a detection means. Many.
【0032】一例として、直径2.5mmの円を入力物
体として光軸上に入力した時の本装置の処理結果を図5
に示す(この例でも、1組の逆フーリエ変換レンズ及び
検出手段で検出している。)。この図5は、スクリーン
42上に得られる3方向の情報を写真に撮影したネガを
図面化したものである。図中の(A)は図4の(A)の
方向に対応する(7)式の情報であり、(B)は図4の
(B)の方向に対応する(5)式の情報、さらに、
(C)は図4の(C)の方向に対応する(6)式の情報
である。As an example, FIG. 5 shows the processing result of this device when a circle with a diameter of 2.5 mm is input as an input object on the optical axis.
(Also in this example, detection is performed by a pair of inverse Fourier transform lenses and detection means). FIG. 5 is a drawing of a negative in which information on three directions obtained on the screen 42 is photographed. (A) in the figure is the information of the equation (7) corresponding to the direction of (A) of FIG. 4, (B) is the information of the equation (5) corresponding to the direction of (B) of FIG. ,
(C) is the information of the expression (6) corresponding to the direction of (C) of FIG.
【0033】次に、この物体を光軸に垂直な一方の方向
にずらした時の(5)式から(7)式で表される情報の
変化を検出した。その結果を表1及び図6に示す。Next, a change in the information represented by the equations (5) to (7) when the object was displaced in one direction perpendicular to the optical axis was detected. The results are shown in Table 1 and FIG.
【0034】 [0034]
【0035】表1中の値は、検出手段43であるCCD
で検出した情報をAD変換後、コンピュターに入力し、
CCDの画素の座標として得られる各情報のピーク位置
を、途中の処理上の(結像)倍率等をも加味して、コン
ピュター内の計算によって元の距離座標に変換したもの
である。図6中、丸印で示したのが(7)式で示される
情報の変化を示したものであり、この結果を最小自乗法
でフィッティングすると、実線のような直線になる。こ
の直線の傾きは、このフィッティングにより2.04と
求まり、丁度理論と一致する。また、図6中、四角印で
示したのが(5)式で示される情報の変化を示したもの
であり、この結果を最小自乗法でフィッティングする
と、実線のような直線になる。この直線の傾きは、この
フィッティングにより1.03と求まり、これも丁度理
論と一致する。さらに、図6中、三角印で示したのが
(6)式で示される情報の変化を示したものであり、こ
の結果を最小自乗法でフィッティングすると、実線のよ
うな直線になる。この直線の傾きは、このフィッティン
グにより0と求まり、丁度理論と一致する。なお、本例
では、簡単のため一方向のみ入力物体を移動させたが、
もちろんもう一方の方向でも、あるいは、両方の方向が
ずれた場合でも、同様に検出できることはいうまでもな
い。The values in Table 1 are the CCD as the detecting means 43.
After AD conversion of the information detected in, input into the computer,
The peak position of each information obtained as the coordinate of the pixel of the CCD is converted into the original distance coordinate by the calculation in the computer in consideration of the (imaging) magnification in the process in the middle. In FIG. 6, circles show changes in the information represented by the equation (7). When this result is fitted by the least squares method, a straight line like a solid line is obtained. The slope of this straight line is found to be 2.04 by this fitting, which is just in agreement with the theory. Further, the square marks in FIG. 6 indicate changes in the information represented by the equation (5), and when this result is fitted by the least squares method, a straight line like a solid line is obtained. The slope of this straight line is found to be 1.03 by this fitting, which also exactly matches the theory. Further, in FIG. 6, the triangular marks show the changes in the information expressed by the equation (6). When this result is fitted by the least squares method, a straight line like a solid line is obtained. The slope of this straight line is found to be 0 by this fitting, which is exactly the same as the theory. In this example, the input object was moved in only one direction for simplicity.
Needless to say, the same detection can be performed in the other direction or in the case where both directions are deviated.
【0036】以上から、本実施例で示した装置によれ
ば、認識すべき物体の位置が(7)式で示される情報の
ピーク位置の丁度半分の位置として、さらに、(5)式
で示される情報のピーク位置と同じ位置として得られ、
本発明の方法が理論通り物体の位置を検出できることが
分かった。From the above, according to the apparatus shown in this embodiment, the position of the object to be recognized is just half the peak position of the information represented by the equation (7), and is further represented by the equation (5). It is obtained as the same position as the peak position of the information
It has been found that the method of the invention can detect the position of the object in theory.
【0037】なお、本実施例では、用いるフーリエ変換
レンズ6と逆フーリエ変換レンズ10には焦点距離の等
しい同一のレンズを用い、画像入力手段5からフーリエ
変換レンズ6までの光路長と、フーリエ変換レンズ6か
ら空間光変調器8までの光路長及び、空間光変調器8か
ら逆フーリエ変換レンズ10までの光路長と、逆フーリ
エ変換レンズ10からスクリーン42までの光路長は、
この焦点距離に合わせてあるが、フーリエ変換レンズ6
と逆フーリエ変換レンズ10の焦点距離は異なってもよ
く、この場合、検出される物体位置を焦点距離の違いに
応じて係数倍すればよいことは自明である。In this embodiment, the same Fourier transform lens 6 and inverse Fourier transform lens 10 having the same focal length are used, and the optical path length from the image input means 5 to the Fourier transform lens 6 and the Fourier transform are used. The optical path length from the lens 6 to the spatial light modulator 8, the optical path length from the spatial light modulator 8 to the inverse Fourier transform lens 10, and the optical path length from the inverse Fourier transform lens 10 to the screen 42 are
Although it is adjusted to this focal length, the Fourier transform lens 6
And the inverse Fourier transform lens 10 may have different focal lengths, and in this case, it is obvious that the detected object position may be multiplied by a coefficient according to the difference in the focal lengths.
【0038】また、本実施例では物体の位相情報をも扱
うことができるようにするために、画像入力手段5とフ
ーリエ変換レンズ6との間の光路長を定めたが、物体の
位相情報を扱わないならば、画像入力手段5からフーリ
エ変換レンズ6までの光路長を短くして系をコンパクト
にしても問題がない。In this embodiment, the optical path length between the image input means 5 and the Fourier transform lens 6 is set so that the phase information of the object can be handled. If not handled, there is no problem even if the optical path length from the image input means 5 to the Fourier transform lens 6 is shortened to make the system compact.
【0039】(第2実施例)図7にこの実施例の要部の
光学系を示すが、本実施例は、第1実施例の変形例であ
り、画像入力手段5を光書込タイプの反射型空間光変調
器に変更したものであり、その他の部分の構成と作用は
第1実施例と同一である。(Second Embodiment) FIG. 7 shows the optical system of the essential part of this embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the image input means 5 is of the optical writing type. This is a modification of the reflective spatial light modulator, and the configuration and operation of the other parts are the same as in the first embodiment.
【0040】光書込タイプの反射型空間光変調器として
は、第1実施例で記録手段8に使えるものと同一の素子
を用いることができる。したがって、本実施例の場合
も、画像入力手段5として反射型の液晶空間光変調器を
用いた。認識すべき物体情報Sは、撮像手段1である結
像レンズで直接反射型の液晶空間光変調器5上に結像さ
れる。この情報は、制御手段5bであるコンピュータに
より、液晶空間光変調器5を書込モードにする信号を液
晶空間光変調器5のドライバー5aを介して液晶空間光
変調器5に与えることにより記録される。さらに、この
液晶空間光変調器5を読出モードにする信号を液晶空間
光変調器5のドライバー5aを介して液晶空間光変調器
5に与え、第1実施例と同様なコヒーレント光源21及
びビームエクスパンダ22で発生された略平行な光束2
0を、ミラー23及びビームスプリッタ24で曲げ、こ
の液晶空間光変調器5に入射させることにより、その反
射光として読み出す。この読み出された情報は、書込・
読出光束25としてさらにフーリエ変換手段6でフーリ
エ変換される。また、光束20の中、ビームスプリッタ
24を通過した光束は、参照光束26として参照光束手
段7に送られる。以降は、第1実施例と同様の構成と作
用をなすが、第1実施例と同様に、物体の位置を検出で
きることは明らかである。As the optical writing type reflection type spatial light modulator, the same element as that which can be used for the recording means 8 in the first embodiment can be used. Therefore, also in the case of this embodiment, the reflective liquid crystal spatial light modulator is used as the image input means 5. The object information S to be recognized is imaged on the direct reflection type liquid crystal spatial light modulator 5 by the imaging lens which is the imaging means 1. This information is recorded by the computer, which is the control means 5b, by giving a signal for setting the liquid crystal spatial light modulator 5 to the writing mode to the liquid crystal spatial light modulator 5 via the driver 5a of the liquid crystal spatial light modulator 5. It Further, a signal for setting the liquid crystal spatial light modulator 5 to the read mode is given to the liquid crystal spatial light modulator 5 via the driver 5a of the liquid crystal spatial light modulator 5, and the same coherent light source 21 and beam beam as in the first embodiment are provided. A substantially parallel light beam 2 generated by the panda 22
0 is bent by the mirror 23 and the beam splitter 24 and is incident on the liquid crystal spatial light modulator 5, and is read out as its reflected light. This read information is
The read light beam 25 is further Fourier-transformed by the Fourier transform means 6. Further, of the light flux 20, the light flux that has passed through the beam splitter 24 is sent to the reference light flux means 7 as a reference light flux 26. From this point onward, the configuration and operation are similar to those of the first embodiment, but it is clear that the position of the object can be detected as in the first embodiment.
【0041】なお、本実施例でも、第1実施例と同様、
ビームスプリッタ24は、偏光ビームスプリッタに置き
換えて構成するか、もしくは、通常のビームスプリッタ
24の入射側(ミラー23の射出側)に偏光子を、ビー
ムスプリッタ24の射出側(フーリエ変換レンズ6の入
射側)に検光子を配置したもので置き換えることができ
る。このような構成により、不要光をカットし、出力の
コントラストを上げることができる。Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The beam splitter 24 is configured by replacing it with a polarization beam splitter, or a polarizer is provided on the incident side of the normal beam splitter 24 (exit side of the mirror 23) and the exit side of the beam splitter 24 (incident on the Fourier transform lens 6). It can be replaced by the one with an analyzer placed on the side). With such a configuration, unnecessary light can be cut and the output contrast can be increased.
【0042】ここでは、光書込タイプの反射型空間光変
調器について述べたが、光書込タイプの透過型空間光変
調器を用いても、ほぼ同様に構成することが可能なこと
は明らかである。Although the optical writing type reflective spatial light modulator has been described here, it is apparent that the optical writing type transmissive spatial light modulator can be configured in substantially the same manner. Is.
【0043】(第3実施例)本実施例も、第1実施例と
同様、前述した物体位置検出方法を実現した物体位置検
出装置を示すものであり、空間光変調器を透過型のもの
にするために光学系の変更をしているが、基本的な構成
と作用は同一である。(Third Embodiment) This embodiment, like the first embodiment, also shows an object position detecting device which realizes the above-described object position detecting method, and the spatial light modulator is a transmissive type. Although the optical system is changed to achieve this, the basic configuration and operation are the same.
【0044】図8の光学系を示す図を用いて説明する
と、まず略平行な光束45が、図示しない第1実施例と
同様なコヒーレント光源とビームエクスパンダにより発
生させられ、ビームスプリッタ46で、書込・読出光束
47と参照光束48の2つに分けられる。この書込・読
出光束47には、図示しない第1実施例と同様の撮像手
段1により撮像された認識すべき物体情報を、画像入力
手段5である液晶等の電気アドレス型の空間光変調器に
表示することにより入力する。この認識すべき物体情報
の乗った書込・読出光束47は、ミラー49とフーリエ
変換手段6であるフーリエ変換レンズを介して、記録手
段8である透過型の空間光変調器上に認識すべき物体の
フーリエ変換情報を乗せる。この記録手段8である透過
型の空間光変調器としては、BSO(Bi12SiO20)
等のフォトリフラクティブ結晶を用いた透過型の空間光
変調器やTN(Twisted Nematic )や強誘電性等の液晶
を用いた透過型の空間光変調器、あるいは、Seed
(Self Electro-Optic Device)等のMQW(Multiple
Quantum Wells)構造やZnS等のバルク構造の半導体
を用いたエタロンタイプの透過型空間変調器等、他にも
いろいろ使えるが、本実施例では、比較的高い解像度と
高速の応答性を持ち、しかも取り扱いの簡単なものとし
て透過型の液晶空間変調器を使用した。Explaining with reference to the diagram showing the optical system of FIG. 8, first, a substantially parallel light beam 45 is generated by a coherent light source and a beam expander similar to those of the first embodiment (not shown), and the beam splitter 46 It is divided into a writing / reading light beam 47 and a reference light beam 48. In the writing / reading light flux 47, the object information to be recognized, which is imaged by the image pickup means 1 similar to the first embodiment not shown, is an electric address type spatial light modulator such as a liquid crystal which is the image input means 5. Input by displaying on. The writing / reading light flux 47 carrying the object information to be recognized should be recognized on the transmissive spatial light modulator which is the recording means 8 via the mirror 49 and the Fourier transform lens which is the Fourier transform means 6. Put the Fourier transform information of the object. The transmissive spatial light modulator which is the recording means 8 includes BSO (Bi 12 SiO 20 )
Transmissive spatial light modulator using photorefractive crystal, etc., transmissive spatial light modulator using liquid crystal such as TN (Twisted Nematic) or ferroelectric, or Seed
(Self Electro-Optic Device) and other MQW (Multiple
Quantum Wells) or etalon type transmission type spatial modulator using a bulk structure semiconductor such as ZnS can be used in various other ways, but in this embodiment, it has relatively high resolution and high-speed response. A transmissive liquid crystal spatial modulator was used for easy handling.
【0045】一方、参照光束手段7は、上記で説明した
参照光束48とミラー50で構成されるが、ミラー50
を適当な位置で適当な角度に配置することにより、前述
の透過型の液晶空間光変調器8上に乗った認識すべき物
体のフーリエ変換情報に、所望の角度の略平行光束とし
て参照光束48がさらに乗るようにする。この時、制御
手段51であるコンピュータにより、透過型の液晶空間
光変調器8を書込モードにする信号を液晶空間光変調器
8のドライバー52を介して、液晶空間光変調器8に与
え、さらに、シャッター53及びシャッター54をオー
プンにする信号をそれぞれドライバー55、56を介し
て与えることにより、この透過型の液晶空間光変調器8
上に、前述の書込・読出光束47による認識すべき物体
のフーリエ変換情報と、参照光束48による所望の角度
の略平行光束とで、(2)式に示したものと同一のフー
リエ変換ホログラムを形成することになる。このシャタ
ー55、56も第1実施例と同様、制御のし易さを考え
て記録手段である液晶空間変調器8に使用されているも
のと同種の液晶製のものを用いたが、動作速度を多少犠
牲にすれば、メカニカルなもの等、他のものでもよい。On the other hand, the reference light beam means 7 is composed of the reference light beam 48 and the mirror 50 described above.
Is arranged at an appropriate position and at an appropriate angle, the Fourier transform information of the object to be recognized on the transmissive liquid crystal spatial light modulator 8 described above is added to the reference light flux 48 as a substantially parallel light flux of a desired angle. Will make you ride more. At this time, the computer as the control means 51 gives a signal to the liquid crystal spatial light modulator 8 via the driver 52 of the liquid crystal spatial light modulator 8 to set the transmissive liquid crystal spatial light modulator 8 to the write mode. Further, by giving signals for opening the shutter 53 and the shutter 54 via the drivers 55 and 56, respectively, the transmission type liquid crystal spatial light modulator 8
The Fourier transform hologram of the object to be recognized by the writing / reading light beam 47 and the substantially parallel light beam of the desired angle by the reference light beam 48 are the same as those shown in the equation (2). Will be formed. Similar to the first embodiment, the shutters 55 and 56 are made of the same kind of liquid crystal as that used for the liquid crystal spatial modulator 8 which is the recording means in consideration of the ease of control. Others, such as mechanical ones, may be used if they are sacrificed a little.
【0046】次に、この透過型の液晶空間光変調器上に
形成されたフーリエ変換ホログラムを読出手段9により
読み出すが、読出手段9としては、書込・読出光束47
をそのまま用い、さらに、制御手段51により、透過型
の液晶空間光変調器8を読出モードにする信号を液晶空
間光変調器8のドライバー52を介して与え、さらに、
シャッター54をクローズし、シャッター53をオープ
ンにする信号をそれぞれのドライバー56、55を介し
て与えることにより、参照光束48からの情報をカット
し、書込・読出光束47による認識すべき物体のフーリ
エ変換情報のみを透過型の液晶空間光変調器8に与える
ことにより読み出す。この操作により(3)式に示す情
報が得られることにになる。Next, the Fourier transform hologram formed on the transmissive liquid crystal spatial light modulator is read by the reading means 9, which serves as the writing / reading light beam 47.
Is used as it is, and further, the control means 51 gives a signal for setting the transmissive liquid crystal spatial light modulator 8 to the read mode through the driver 52 of the liquid crystal spatial light modulator 8, and
Signals for closing the shutter 54 and opening the shutter 53 are given through the respective drivers 56, 55 to cut the information from the reference light beam 48, and the writing / reading light beam 47 Fourier transform of the object to be recognized. Only the conversion information is given to the transmissive liquid crystal spatial light modulator 8 to read it. By this operation, the information shown in the equation (3) can be obtained.
【0047】次に、この読み出した情報をさらに逆フー
リエ変換するための逆フーリエ変換手段10として、逆
フーリエ変換レンズ10を用いて、スクリーン57上に
読み出した情報の逆フーリエ変換情報、つまり、(4)
式に示す情報を得ることができる。この情報は、さら
に、第1実施例と同様の検出手段11(図示せず)によ
って検出される。図中、(7)式で表される情報を観察
する方向は(A)の方向であり、(6)式で表される情
報は(C)の方向、さらに(5)式で表される情報は
(B)の方向で観測される。Next, as the inverse Fourier transform means 10 for further inverse Fourier transforming the read information, the inverse Fourier transform lens 10 is used, and the inverse Fourier transform information of the information read on the screen 57, that is, ( 4)
The information shown in the formula can be obtained. This information is further detected by the detection means 11 (not shown) similar to that in the first embodiment. In the figure, the direction of observing the information represented by formula (7) is the direction of (A), the information represented by formula (6) is represented by the direction of (C), and further represented by formula (5). Information is observed in the direction of (B).
【0048】また、この図でも、図が複雑になるのを避
けるために、第1実施例と同様、参照光束48の角度を
実際よりも誇張して書いているので、得られる3方向の
情報を別々の逆フーリエ変換手段及び検出手段を用いる
ように書いてあるが、実際の参照光束48の角度は比較
的小さく、実際には3つの方向を一度に逆フーリエ変換
できる大きな口径の逆フーリエ変換レンズ及び検出手段
一組で検出できる場合が多い。また、参照光束手段7と
して用いたミラー50の代わりに、ビームスプリッタ4
6を傾けることにより、所望の角度の略平行光束として
参照光束48をさらに乗るようにした方がよい場合もあ
る。Also in this drawing, in order to avoid complication of the drawing, the angle of the reference light beam 48 is exaggerated from the actual one, as in the first embodiment, so that the obtained information in three directions is obtained. Are used to use separate inverse Fourier transform means and detection means, but the angle of the actual reference light beam 48 is relatively small, and in fact, a large aperture inverse Fourier transform capable of performing inverse Fourier transform in three directions at a time. In many cases, it can be detected by one set of lens and detection means. Further, instead of the mirror 50 used as the reference light flux means 7, the beam splitter 4
In some cases, it is better to incline the reference beam 48 as a substantially parallel beam having a desired angle by tilting the beam 6.
【0049】本実施例では具体的な処理例は省略する
が、上述の内容と第1実施例の結果を考慮すれば、本発
明の方法が理論通り物体の位置を検出できることは明ら
かである。Although a concrete processing example is omitted in the present embodiment, it is obvious that the method of the present invention can detect the position of the object theoretically in consideration of the above contents and the result of the first embodiment.
【0050】なお、本実施例でも、第1実施例と同様、
用いるフーリエ変換レンズ6と逆フーリエ変換レンズ1
0には焦点距離の等しい同一のレンズを用い、画像入力
手段5からフーリエ変換レンズ6までの光路長と、フー
リエ変換レンズ6から空間光変調器8までの光路長、及
び、空間光変調器8から逆フーリエ変換レンズ10まで
の光路長と、逆フーリエ変換レンズ10からスクリーン
57までの光路長は、この焦点距離に合わせてあるが、
フーリエ変換レンズ6と逆フーリエ変換レンズ10の焦
点距離は異なっていてもよく、この場合、検出される物
体位置を焦点距離の違いに応じて係数倍すればよいこと
は自明である。Also in this embodiment, as in the first embodiment,
Fourier transform lens 6 and inverse Fourier transform lens 1 used
The same lens having the same focal length is used for 0, and the optical path length from the image input unit 5 to the Fourier transform lens 6, the optical path length from the Fourier transform lens 6 to the spatial light modulator 8, and the spatial light modulator 8 are used. To the inverse Fourier transform lens 10 and the optical path length from the inverse Fourier transform lens 10 to the screen 57 are adjusted to this focal length.
It is obvious that the Fourier transform lens 6 and the inverse Fourier transform lens 10 may have different focal lengths, and in this case, the detected object position may be multiplied by a coefficient depending on the difference in the focal length.
【0051】また、本実施例では物体の位相情報を扱う
ために、画像入力手段5とフーリエ変換レンズ6との間
の光路長を定めたが、物体の位相情報を扱わないなら
ば、画像入力手段5からフーリエ変換レンズ6までの光
路長を短くして系をコンパクトにしても問題がない。Further, in this embodiment, the optical path length between the image input means 5 and the Fourier transform lens 6 is set in order to handle the phase information of the object, but if the phase information of the object is not handled, the image input is performed. There is no problem even if the system is made compact by shortening the optical path length from the means 5 to the Fourier transform lens 6.
【0052】(第4実施例)本実施例は、前述した物体
位置検出方法の中、(7)式で表されるコンボリューシ
ョン像を求める装置をコンピュータ等で実現したもので
ある。(Fourth Embodiment) In this embodiment, of the above-mentioned object position detecting method, an apparatus for obtaining a convolution image represented by the equation (7) is realized by a computer or the like.
【0053】図3を用いて説明すると、認識すべき物体
情報は、画像入力手段5であるフレームメモリに、図示
しないCCD等の撮像手段1により入力され、AD変換
される。このAD変換された物体情報は、フーリエ変換
手段6であるコンピュータ内のFFTプロセッサに送ら
れ、フーリエ変換が施され、コンピュータ内のメモリに
記憶される。さらに、このフーリエ変換され記憶された
情報は、積算手段12によりメモリより呼び出され、コ
ンピュータ上で情報が画素毎に二乗され、もう一度メモ
リに記憶される。この画素毎に二乗された情報は、逆フ
ーリエ変換手段10であるコンピュータ内のFFTプロ
セッサに送られ、逆フーリエ変換が施され、コンボリュ
ーション情報としてコンピュータ内のメモリに記憶され
る。最後に、このコンボリューション情報が検出手段1
1により呼び出され、そのピーク位置の座標が検出さ
れ、その座標の半分の位置の座標が物体位置の座標とし
て出力される。Explaining with reference to FIG. 3, the object information to be recognized is input to the frame memory which is the image input means 5 by the image pickup means 1 such as a CCD not shown and AD-converted. The AD-converted object information is sent to the FFT processor in the computer which is the Fourier transform means 6, subjected to the Fourier transform, and stored in the memory in the computer. Further, the Fourier-transformed and stored information is called from the memory by the accumulating means 12, the information is squared for each pixel on the computer, and stored again in the memory. The information squared for each pixel is sent to the FFT processor in the computer that is the inverse Fourier transform means 10, is subjected to the inverse Fourier transform, and is stored in the memory in the computer as convolution information. Finally, this convolution information is detected by the detecting means 1.
The coordinate of the peak position is detected, and the coordinate of half the position is output as the coordinate of the object position.
【0054】次に、この物体位置検出装置により得られ
るコンボリューション像の具体的な処理例を図9及び図
10に示す。まず、図9は、図(a)に示すように、文
字Sを装置内に取り込み、フレームメモリで100×1
00画素の情報にAD変換した後に処理をした結果を示
すものである。図(a)に示す文字Sは、座標(50,
50)にある原点(光軸)から(−15,−15)だけ
シフトした座標(35,35)にある情報である。この
処理結果によるコンボリューション像の鳥瞰図を同図
(b)に、等高線図を同図(c)に示す。同図(b)の
高さcは正規化したコンボリューション値を示す。この
コンボリューション像のピーク位置は、同図(b)、
(c)に示されているように、座標(20,20)にあ
り、そのシフト量は原点から(−30,−30)である
から、丁度その半分が入力像の位置を示すベクトルに一
致している。同様に、図10(a)に示す100×10
0画素の情報にAD変換された文字Lは、座標(50,
50)にある原点(光軸)から(5,13)だけシフト
した座標(55,63)にある情報である。この処理結
果によるコンボリューション像の鳥瞰図を同図(b)
に、等高線図を同図(c)に示す。このコンボリューシ
ョン像のピーク位置は、同図(b)、(c)に示されて
いるように、座標(60,76)にあり、そのシフト量
は原点から(10,26)であるから、丁度その半分が
入力像の位置を示すベクトルに一致している。Next, a concrete processing example of the convolution image obtained by this object position detecting device is shown in FIGS. First, in FIG. 9, as shown in FIG. 9A, the character S is fetched into the device, and 100 × 1
It shows the result of processing after AD conversion into information of 00 pixels. The letter S shown in FIG. 5A has coordinates (50,
The information is at coordinates (35, 35) shifted by (-15, -15) from the origin (optical axis) at 50). A bird's-eye view of the convolution image resulting from this processing is shown in FIG. 7B, and a contour map is shown in FIG. The height c in FIG. 7B shows a normalized convolution value. The peak position of this convolution image is shown in FIG.
As shown in (c), the coordinates are (20, 20), and the shift amount is (-30, -30) from the origin, so that exactly half of them is in the vector indicating the position of the input image. I am doing it. Similarly, 100 × 10 shown in FIG.
The character L AD-converted into information of 0 pixels has coordinates (50,
The information is at coordinates (55, 63) shifted by (5, 13) from the origin (optical axis) at 50). A bird's-eye view of the convolution image resulting from this processing is shown in FIG.
The contour map is shown in FIG. The peak position of this convolution image is at coordinates (60, 76) as shown in (b) and (c) of the figure, and the shift amount is (10, 26) from the origin, Exactly half of it coincides with the vector indicating the position of the input image.
【0055】以上の結果の示すように、本実施例の示す
装置によれば、認識すべき物体のコンボリューション情
報が求まり、さらに、認識すべき物体の位置が求められ
ることは明らかであり、前述の説明が理論だけでなく、
実際にも求められることが分かる。As shown by the above results, it is clear that the apparatus according to the present embodiment can obtain the convolution information of the object to be recognized and the position of the object to be recognized. The explanation is not only theory
It turns out that it is actually required.
【0056】(第5実施例)次に、第1実施例から第4
実施例に示した前述の物体位置検出方法を実現するため
の前述の物体位置検出装置を用いて、物体の認識を行う
画像処理装置について以下に述べる。(Fifth Embodiment) Next, the first to fourth embodiments will be described.
An image processing apparatus for recognizing an object using the above-mentioned object position detecting apparatus for realizing the above-mentioned object position detecting method shown in the embodiment will be described below.
【0057】本実施例の装置は、図1を用いて前に説明
した構成であり、図11を用いてより具体的に説明する
と、撮像手段1として、ズームレンズ14の付いたCC
Dカメラ15等を用いて認識対象の画像を撮像し、この
画像を図示しない画像入力手段5によって物体位置検出
手段2内に取り込み、第1実施例から第4実施例に示し
た装置で処理することによりその位置情報を得、この位
置情報を移動手段3に送ることになる。The apparatus according to the present embodiment has the configuration described above with reference to FIG. 1, and will be described more specifically with reference to FIG. 11. As the image pickup means 1, a CC having a zoom lens 14 is attached.
An image of a recognition target is picked up using the D camera 15 or the like, and this image is taken into the object position detecting means 2 by the image input means 5 (not shown) and processed by the devices shown in the first to fourth embodiments. As a result, the position information is obtained, and this position information is sent to the moving means 3.
【0058】移動手段3は、撮像手段1のCCDカメラ
15に取り付けられている光軸移動のためのあおり機構
であるステッピングモータ58、59と、それを動かす
ためのドライバー60、61、さらに、物体位置検出手
段2から送られた位置情報からこのあおり機構であるス
テッピングモータ58、59の適切な移動量を算出し、
算出された量だけ移動させるための情報をそれぞれのド
ライバー60、61に与えるコントローラ62からなっ
ている(ここでいう位置情報とは、物体位置検出手段2
から送られてくる(7)式の情報を1/2にしたもの、
あるいは、(5)式の情報、あるいは、これらの両方の
情報の組み合せであり、予め光軸上に物体がある場合で
原点を校正しておけばよい。また、複雑になるがこれら
の情報を(6)式の情報との位置関係で考えてもよ
い。)。The moving means 3 includes stepping motors 58 and 59 which are tilting mechanisms for moving the optical axis attached to the CCD camera 15 of the image pickup means 1, drivers 60 and 61 for moving the stepping motors, and an object. From the position information sent from the position detection means 2, an appropriate movement amount of the stepping motors 58 and 59, which are the tilting mechanism, is calculated,
It comprises a controller 62 that gives information for moving the calculated amount to the respective drivers 60, 61 (the position information here means the object position detecting means 2).
The information of formula (7) sent from is halved,
Alternatively, it is the information of the expression (5) or a combination of both of these information, and the origin may be calibrated in advance when there is an object on the optical axis. Although complicated, these pieces of information may be considered in terms of a positional relationship with the information of Expression (6). ).
【0059】以上の構成により、入力された認識すべき
物体の位置(光軸からのシフト量と方向)を検出し、こ
の位置情報から撮像手段を移動させ、上記の認識すべき
物体情報を光軸上に移動させた上で認識手段4に送るこ
とができる。つまり、物体の位置が入力画面上のどの位
置にあっても、同一の情報を認識手段4に送ることがで
きるので、シフトの変形に関する汎化能力の向上を情報
の欠落なく実現することができる。With the above configuration, the position (shift amount and direction from the optical axis) of the input object to be recognized is detected, the image pickup means is moved from this position information, and the object information to be recognized is optically detected. It can be moved to the axis and then sent to the recognition means 4. That is, since the same information can be sent to the recognition means 4 regardless of the position of the object on the input screen, it is possible to improve the generalization ability regarding shift deformation without missing information. .
【0060】次に、認識手段4であるが、これを図12
を用いて説明する。この光学系の上半分は、図14に示
した先行例と同一の構成により、入力画像の対数極座標
変換を行う座標変換光学系である。入力面に置かれた液
晶等の透過型空間光変調器である画像入力手段63に入
力した、前述の装置及び機構によりその位置が光軸上に
なっている撮像手段1のCCDカメラから送られた画像
を、第1実施例と同様な手段で生成された略平行なコヒ
ーレント光64で照射し、さらに、これにCGH65に
より座標変換のための位相情報を重畳した上で、フーリ
エ変換レンズ66によりフーリエ変換を行い、そのフー
リエ変換レンズ66の後側焦点面に置かれた座標変換面
67上に出力された座標変換情報をCCD等の検出手段
68により得るものである。Next, the recognition means 4, which is shown in FIG.
Will be explained. The upper half of this optical system is a coordinate conversion optical system that performs logarithmic polar coordinate conversion of the input image with the same configuration as the prior art example shown in FIG. It is sent from the CCD camera of the image pickup means 1 whose position is on the optical axis by the above-mentioned device and mechanism, which is inputted to the image input means 63 which is a transmission type spatial light modulator such as liquid crystal placed on the input surface. The obtained image is irradiated with substantially parallel coherent light 64 generated by the same means as in the first embodiment, and further, phase information for coordinate conversion is superposed on the coherent light 64 by the CGH 65, and then the Fourier transform lens 66 is used by the Fourier transform lens 66. The Fourier transform is performed, and the coordinate transform information output on the coordinate transform surface 67 placed on the rear focal plane of the Fourier transform lens 66 is obtained by the detecting means 68 such as a CCD.
【0061】この情報は、さらに、液晶等の透過型空間
光変調器69を介して、図15に示した先行例と同一の
構成による下半分の相関光学系に入力される。この下半
分の相関光学系は、前述の座標変換情報を系内に書き込
むための透過型空間光変調器69と、略平行なコヒーレ
ント光64と、これらによりこの系内に入力された座標
変換情報をフーリエ変換するためのフーリエ変換レンズ
70と、このフーリエ変換レンズ70の後側焦点に置か
れ認識のための基準画像情報を重畳するためのMSF7
1と、さらに、この重畳された情報をフーリエ変換する
ためのもう1枚のフーリエ変換レンズ72と、このもう
1枚のフーリエ変換レンズ72の後側焦点に置かれた相
関面73に出力された相関ピークを検出するためのCC
D等の検出手段74より構成される。この認識手段は、
先行例の説明の所でも述べたように、上半分の座標変換
光学系で入力像の回転と拡大・縮小の変形がシフト量に
変形されており、下半分の相関光学系がシフトインバリ
アントな相関処理を行うことから、回転と拡大・縮小の
変形によらない認識が可能なことが分かる。This information is further input to the lower half correlation optical system having the same configuration as that of the prior art example shown in FIG. 15 via the transmission type spatial light modulator 69 such as liquid crystal. The lower half of the correlation optical system includes a transmissive spatial light modulator 69 for writing the above-mentioned coordinate conversion information into the system, a substantially parallel coherent light 64, and coordinate conversion information input into the system by these. Fourier transform lens 70 for performing a Fourier transform of the image, and MSF 7 for superimposing reference image information for recognition placed on the rear focus of the Fourier transform lens 70.
1 and further output to another Fourier transform lens 72 for Fourier transforming this superimposed information, and a correlation surface 73 placed at the rear focal point of this other Fourier transform lens 72. CC for detecting correlation peak
It is composed of a detection means 74 such as D. This recognition means
As described in the explanation of the preceding example, the rotation of the input image and the deformation of enlargement / reduction are transformed into the shift amount in the coordinate transformation optical system of the upper half, and the correlation optical system of the lower half is the shift invariant. By performing the correlation processing, it can be seen that the recognition can be performed without the rotation and the deformation of the enlargement / reduction.
【0062】なお、認識の基準となる物体の画像のMS
F71は、この位置にホログラム乾板を置き、認識すべ
き物体を撮像手段1で光軸上に入力させ、上述の一連の
処理の後、この面に形成される認識すべき物体情報を座
標変換し、さらに、フーリエ変換した情報と、所望の空
間周波数となるような角度をつけたリファレンス光を干
渉させて記録する。The MS of the image of the object that serves as a reference for recognition
F71 places the hologram dry plate at this position, inputs the object to be recognized on the optical axis by the image pickup means 1, and after the above-mentioned series of processing, performs coordinate conversion of the object information to be recognized formed on this surface. Further, the Fourier-transformed information and the reference light angled so as to have a desired spatial frequency are interfered with each other and recorded.
【0063】以上により、本実施例の画像処理装置は、
シフト・回転・拡大縮小等の変形を受けた画像をも高精
度に認識可能なことが分かる。もちろん、相関系として
は、JTC(ジョイント・トランスフォーム・コリレー
タ)等を用いても、同様の装置が構成できることはいう
までもない。As described above, the image processing apparatus of this embodiment is
It can be seen that images that have undergone deformation such as shifting, rotation, and scaling can be recognized with high accuracy. Needless to say, a similar device can be constructed by using a JTC (joint transform correlator) or the like as the correlation system.
【0064】(第6実施例)本実施例の発明は、第5実
施例の変形であり、図13に示す光学系を認識手段4に
用いることにより、リアルタイムに入力画像の認識(パ
ターン分類)を行う画像処理装置である。図中、上半分
の座標変換光学系の部分までは第5実施例と全く同一要
素で構成してある。図中下半分の部分は、この座標変換
光学系で変換された情報をフ−リエ変換し、さらに、後
段のニューラルネットワークに送るためのフ−リエ変換
光学系と、このフ−リエ変換された情報を用いて認識を
行うニューラルネットワークである。このフーリエ変換
光学系では、座標変換光学系で変換された座標変換情報
を系内に入力するための液晶等の空間光変調器69と、
略平行なコヒーレント光64と、これらによりこの系内
に入力された座標変換情報をフーリエ変換するためのフ
ーリエ変換レンズ70と、このフーリエ変換レンズ70
の後側焦点に置かれたフーリエ変換面75に出力された
情報を検出し、適当な間隔でサンプリングしてコンピュ
ータ上に構築されたニューラルネットワーク77に送る
ためのCCD等の検出手段76とから構成される。フー
リエ変換光学系はシフトインバリアントな光学系である
から、入力画像に変形があってもそれが座標変換光学系
によりシフト量に変換されているため、フーリエ変換面
75では、画像に変形があっても同一の情報が得られ、
この処理後の情報は変形に対して不感な情報に変換され
ていることが分かる。例えば、このニューラルネットワ
ーク77としてバックプロパゲーションモデルを考える
と、まず、学習によりニューラルネットワーク77の各
層間のシナプス荷重を決定することが必要となる。これ
は、認識(パターン分類)すべき画像を撮像手段1で光
軸上に順次入力させることにより、ニューラルネットワ
ーク77の入力層のニューロンに、それらの画像の座標
変換情報をさらにフーリエ変換したフーリエ変換像が順
次入力されるが、この際、ニューラルネットワーク77
の出力層のニューロンの発火が認識(パターン分類)す
べき画像に対応して選択的に行われるように、逆伝播学
習則を用いて各層間のシナプス荷重を決定すればよい。
認識(パターン分類)の際には、この各層間のシナプス
荷重を固定し、認識(パターン分類)すべき画像を画像
入力手段1により入力面に提示し、出力層のニューロン
の発火を検出すればよい。(Sixth Embodiment) The invention of this embodiment is a modification of the fifth embodiment, and by using the optical system shown in FIG. 13 as the recognition means 4, recognition of the input image (pattern classification) in real time. An image processing device that performs In the figure, the elements up to the upper half of the coordinate conversion optical system are composed of exactly the same elements as in the fifth embodiment. The lower half of the figure is subjected to Fourier transform of the information converted by this coordinate conversion optical system, and further, a Fourier transform optical system for sending to the neural network in the subsequent stage, and this Fourier transform. It is a neural network that recognizes information. In this Fourier transform optical system, a spatial light modulator 69 such as a liquid crystal for inputting coordinate transform information converted by the coordinate transform optical system into the system,
The substantially parallel coherent light 64, a Fourier transform lens 70 for Fourier transforming the coordinate transform information input into the system by these, and the Fourier transform lens 70.
And a detection means 76 such as a CCD for detecting the information output to the Fourier transform plane 75 placed at the rear focal point, sampling it at appropriate intervals, and sending it to the neural network 77 constructed on the computer. To be done. Since the Fourier transform optical system is a shift-invariant optical system, even if the input image is deformed, it is converted into the shift amount by the coordinate conversion optical system. Therefore, on the Fourier transform surface 75, the image is deformed. However, the same information is obtained,
It can be seen that the information after this processing is converted into information insensitive to deformation. For example, considering a back propagation model as the neural network 77, it is first necessary to determine the synaptic weight between the layers of the neural network 77 by learning. This is because the image to be recognized (pattern classification) is sequentially input on the optical axis by the image pickup means 1, and the neurons of the input layer of the neural network 77 are further Fourier-transformed by the coordinate transformation information of these images. Images are sequentially input. At this time, the neural network 77
The back-propagation learning rule may be used to determine the synapse weight between the layers so that the firing of the neurons in the output layer is selectively performed corresponding to the image to be recognized (pattern classification).
At the time of recognition (pattern classification), the synapse load between the layers is fixed, an image to be recognized (pattern classification) is presented on the input surface by the image input means 1, and firing of neurons in the output layer is detected. Good.
【0065】以上の構成により、通常のニューラルネッ
トワーク77のパターン分類能力に加えて、入力画像が
シフト及び回転・拡大縮小の変形を受けても、同一の物
体であると認識できる汎化能力の大幅な向上が実現でき
ることは明らかである。また、上記の実施例では、ニュ
ーラルネットワーク77としてバックプロパゲーション
モデルを考えたが、ホップフィールドモデル等の他のモ
デルを用いた場合でも、同様に汎化能力の大幅な向上が
できることもいうまでもない。With the above structure, in addition to the pattern classification ability of the ordinary neural network 77, even if the input image is deformed by shifting and rotation / enlarging / reducing, the generalization ability that can be recognized as the same object is large. It is clear that significant improvements can be achieved. Further, in the above embodiment, the back propagation model was considered as the neural network 77, but it is needless to say that the generalization ability can be greatly improved even when another model such as the Hopfield model is used. Absent.
【0066】以上、対数極座標変換を用いた回転と拡大
縮小の変形に関する汎用能力の向上に、さらに、シフト
の変形に関する汎化能力の向上を加えることに説明の重
点を置いて話を進めてきたが、本発明はこれに利用が限
定されているわけではなく、他の変換と組み合わせても
同様の効果があることは明らかであるし、認識手段の代
わりに、一般の画像処理装置を用いても、視線切り替え
装置等として、さらには、一般の撮像機器の視線切り替
えオートフォーカス機構等として、さらなる効果が期待
できることはいうまでもない。In the above, the explanation has been made with emphasis on the addition of the improvement of the general-purpose ability concerning the transformation of rotation and scaling using the logarithmic polar coordinate transformation and the addition of the improvement of the generalization ability concerning the transformation of shift. However, the present invention is not limited to this, and it is clear that the same effect can be obtained by combining with other conversion, and a general image processing device is used instead of the recognition means. Needless to say, further effects can be expected as a line-of-sight switching device or the like, and further as a line-of-sight switching autofocus mechanism of a general imaging device.
【0067】以上述べた本発明の物体位置検出方法、装
置及びこれらを用いた画像処理装置を整理すると、次の
ようになる。
(1)入力物体像のコンボリューション像を用いて、こ
の入力物体像の位置を検出することを特徴とする物体位
置検出方法。The object position detecting method and apparatus of the present invention described above and the image processing apparatus using them are summarized as follows. (1) An object position detecting method characterized by detecting the position of this input object image using a convolution image of the input object image.
【0068】(2)入力物体像のフーリエ変換ホログラ
ムを入力物体像のフーリエ変換情報で読み出し、さらに
これを逆フーリエ変換することにより、この入力物体像
の位置を検出することを特徴とする物体位置検出方法。(2) Object position characterized by detecting the position of this input object image by reading the Fourier transform hologram of the input object image with the Fourier transform information of the input object image and further performing inverse Fourier transform Detection method.
【0069】(3)入力物体像を系内に取り込むための
画像入力手段と、この取り込まれた入力物体像にフーリ
エ変換を施しフーリエ変換情報を得るためのフーリエ変
換手段と、所望のキャリアでホログラムを作製するため
の参照光束を発生させるための参照光束手段と、前記の
入力物体像のフーリエ変換情報と参照光束とを干渉させ
た波面を記録しフーリエ変換ホログラムを作製するため
の記録手段と、この記録されたフーリエ変換ホログラム
を入力物体像のフーリエ変換情報で読み出すための読出
手段と、この読み出された情報をさらに逆フーリエ変換
するための逆フーリエ変換手段と、この逆フーリエ変換
された情報を検出するための検出手段とを有することを
特徴とする物体位置検出装置。(3) Image input means for taking an input object image into the system, Fourier transform means for subjecting the taken input object image to Fourier transform to obtain Fourier transform information, and a hologram with a desired carrier. A reference light beam means for generating a reference light beam for producing, and a recording means for producing a Fourier transform hologram by recording a wavefront that interferes with the Fourier transform information of the input object image and the reference light beam, Reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with Fourier transform information of the input object image, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information, and the inverse Fourier transformed information. An object position detecting device, comprising: a detecting unit for detecting
【0070】(4)前記フーリエ変換手段と前記記録手
段との間に、前記記録手段に書き込む光束と前記記録手
段から読み出す光束とに分割する分割手段を有し、前記
書き込み光束の光路、もしくは、前記読み出し光束の光
路の何れかに正立プリズムを有することを特徴とする上
記(3)記載の物体位置検出装置。(4) Between the Fourier transforming means and the recording means, there is a dividing means for dividing the light flux to be written into the recording means and the light flux to be read out from the recording means, and the optical path of the write light flux, or The object position detecting apparatus according to (3) above, which has an erecting prism in any one of the optical paths of the read light flux.
【0071】(5)前記記録手段の書き込み光束入射側
前方であって、前記の書き込み光束を反射し、前記参照
光束を透過する半透過半反射膜の後に偏光子が配置され
ていることを特徴とする上記(4)記載の物体位置検出
装置。(5) A polarizer is arranged in front of the writing light flux incident side of the recording means, and behind the semi-transmissive / semi-reflective film that reflects the writing light flux and transmits the reference light flux. The object position detection device according to (4) above.
【0072】(6)前記記録手段が、光書込み型空間変
調器からなることを特徴とする上記(3)記載の物体位
置検出装置。(6) The object position detecting device according to the above (3), wherein the recording means comprises an optical writing type spatial modulator.
【0073】(7)入力物体像を系内に取り込むための
画像入力手段と、この取り込まれた入力物体像にフーリ
エ変換を施すためのフーリエ変換手段と、このフーリエ
変換手段による入力物体像のフーリエ変換情報を二乗す
るための積算手段と、この二乗されたフーリエ変換情報
をさらに逆フーリエ変換して入力物体像のコンボリュー
ション情報にするための逆フーリエ変換手段と、このコ
ンボリューション情報を検出するための検出手段とを有
することを特徴とする物体位置検出装置。(7) Image input means for taking in the input object image in the system, Fourier transform means for subjecting the taken input object image to Fourier transform, and Fourier transform of the input object image by the Fourier transform means. Integral means for squaring the transform information, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information into convolution information of the input object image, and for detecting this convolution information And an object position detecting device.
【0074】(8)入力物体像を光学像として結像する
結像光学系と、結像された光学像を電気信号に変換して
入力物体像信号とする光電変換手段とを備えた撮像手段
と、入力物体の位置を検出するための物体位置検出手段
とを有することを特徴とする画像処理装置。(8) Image pickup means provided with an image forming optical system for forming an input object image as an optical image, and a photoelectric conversion means for converting the formed optical image into an electric signal to obtain an input object image signal. And an object position detecting means for detecting the position of the input object.
【0075】(9)前記物体位置検出手段が、前記の入
力物体像信号を系内に取り込むための画像入力手段と、
この取り込まれた入力物体像信号による入力物体像にフ
ーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得るためのフーリ
エ変換手段と、所望のキャリアでホログラムを作製する
ための参照光束を発生させるための参照光束手段と、前
記の入力物体像信号による入力物体像のフーリエ変換情
報と参照光束とを干渉させた波面を記録しフーリエ変換
ホログラムを作製するための記録手段と、この記録され
たフーリエ変換ホログラムを前記の入力物体像のフーリ
エ変換情報で読み出すための読出手段と、この読み出さ
れた情報をさらに逆フーリエ変換するための逆フーリエ
変換手段と、この逆フーリエ変換された情報を検出する
ための検出手段とを有することを特徴とする上記(8)
記載の画像処理装置。(9) Image input means for allowing the object position detecting means to take in the input object image signal into the system,
Fourier transform means for performing Fourier transform on the input object image by the captured input object image signal to obtain Fourier transform information, and reference light flux means for generating a reference light flux for producing a hologram with a desired carrier. Recording means for recording a wavefront in which the Fourier transform information of the input object image based on the input object image signal and the reference light flux are made to produce a Fourier transform hologram, and the recorded Fourier transform hologram as the input A reading means for reading the Fourier transform information of the object image, an inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information, and a detecting means for detecting the inverse Fourier transform information. The above (8) characterized by having
The image processing device described.
【0076】(10)前記物体位置検出手段が、前記の
入力物体像信号を系内に取り込むための画像入力手段
と、この取り込まれた入力物体像信号による入力物体像
にフーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得るためのフ
ーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段による入力物
体像のフーリエ変換情報を二乗するための積算手段と、
この二乗されたフーリエ変換情報をさらに逆フーリエ変
換して前記の入力物体像のコンボリューション情報にす
るための逆フーリエ変換手段と、このコンボリューショ
ン情報を検出するための検出手段とを有することを特徴
とする上記(8)記載の画像処理装置。(10) The object position detecting means takes in the above-mentioned input object image signal into the system, and image input means, and Fourier transforms the input object image by this taken-in input object image signal to perform Fourier transform. Fourier transforming means for obtaining information, and integrating means for squaring the Fourier transform information of the input object image by the Fourier transforming means,
Inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information into the convolution information of the input object image, and detection means for detecting the convolution information. The image processing device according to (8) above.
【0077】(11)入力物体情報を画像として入力す
るための撮像手段と、入力物体の位置を検出するための
物体位置検出手段と、この物体位置検出手段で得られた
物体の位置より前記撮像手段を移動させる移動手段とを
有することを特徴とする画像処理装置。(11) Image pickup means for inputting input object information as an image, object position detection means for detecting the position of the input object, and image pickup based on the position of the object obtained by this object position detection means An image processing apparatus comprising: a moving unit that moves the unit.
【0078】(12)前記物体位置検出手段が、前記画
像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取り込
まれた画像にフーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得
るためのフーリエ変換手段と、所望のキャリアでホログ
ラムを作製するための参照光束を発生させるための参照
光束手段と、前記画像のフーリエ変換情報と参照光束と
を干渉させた波面を記録しフーリエ変換ホログラムを作
製するための記録手段と、この記録されたフーリエ変換
ホログラムを前記画像のフーリエ変換情報で読み出すた
めの読出手段と、この読み出された情報をさらに逆フー
リエ変換するための逆フーリエ変換手段と、この逆フー
リエ変換された情報を検出するための検出手段とを有す
ることを特徴とする上記(11)記載の画像処理装置。(12) The object position detecting means includes an image inputting means for taking in the image into the system, a Fourier transforming means for subjecting the fetched image to Fourier transform to obtain Fourier transform information, and a desired A reference light beam means for generating a reference light beam for producing a hologram with a carrier, and a recording means for producing a Fourier transform hologram by recording a wavefront in which the Fourier transform information of the image and the reference light flux are interfered with each other; Reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with Fourier transform information of the image, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information, and the inverse Fourier transformed information The image processing apparatus according to (11) above, further comprising a detection unit for detecting
【0079】(13)前記物体位置検出手段が、前記画
像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取り込
まれた画像にフーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得
るためのフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段に
よる前記画像のフーリエ変換情報を二乗するための積算
手段と、この二乗されたフーリエ変換情報をさらに逆フ
ーリエ変換して前記画像のコンボリューション情報にす
るための逆フーリエ変換手段と、このコンボリューショ
ン情報を検出するための検出手段とを有することを特徴
とする上記(11)記載の画像処理装置。(13) The object position detecting means includes an image inputting means for taking in the image into the system, a Fourier transforming means for subjecting the fetched image to Fourier transform to obtain Fourier transform information, and Integration means for squaring the Fourier transform information of the image by the Fourier transform means, and inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information to convolution information of the image; The image processing apparatus according to (11) above, further comprising a detection unit for detecting convolution information.
【0080】(14)入力物体情報を画像として入力す
るための撮像手段と、入力物体の位置を検出するための
物体位置検出手段と、この物体位置検出手段で得られた
物体の位置より前記撮像手段を移動させ、光軸上に入力
物体を移動させる移動手段と、この移動手段により光軸
上に移動した入力物体情報を入力して認識を行う認識手
段とを有することを特徴とする画像処理装置。(14) Image pickup means for inputting input object information as an image, object position detection means for detecting the position of the input object, and image pickup based on the position of the object obtained by the object position detection means Image processing characterized by having a moving means for moving the means to move the input object on the optical axis and a recognizing means for inputting and recognizing the input object information moved on the optical axis by the moving means. apparatus.
【0081】(15)前記物体位置検出手段が、前記画
像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取り込
まれた画像にフーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得
るためのフーリエ変換手段と、所望のキャリアでホログ
ラムを作製するための参照光束を発生させるための参照
光束手段と、前記画像のフーリエ変換情報と参照光束と
を干渉させた波面を記録しフーリエ変換ホログラムを作
製するための記録手段と、この記録されたフーリエ変換
ホログラムを前記画像のフーリエ変換情報で読み出すた
めの読出手段と、この読み出された情報をさらに逆フー
リエ変換するための逆フーリエ変換手段と、この逆フー
リエ変換された情報を検出するための検出手段とを有す
ることを特徴とする上記(14)記載の画像処理装置。(15) The object position detecting means includes an image inputting means for taking in the image into the system, a Fourier transforming means for subjecting the fetched image to Fourier transform to obtain Fourier transform information, and a desired A reference light beam means for generating a reference light beam for producing a hologram with a carrier, and a recording means for producing a Fourier transform hologram by recording a wavefront in which the Fourier transform information of the image and the reference light flux are interfered with each other; Reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with Fourier transform information of the image, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information, and the inverse Fourier transformed information The image processing apparatus according to (14) above, further comprising: a detection unit for detecting
【0082】(16)前記物体位置検出手段が、前記画
像を系内に取り込むための画像入力手段と、この取り込
まれた画像にフーリエ変換を施しフーリエ変換情報を得
るためのフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段に
よる前記画像のフーリエ変換情報を二乗するための積算
手段と、この二乗されたフーリエ変換情報をさらに逆フ
ーリエ変換して前記画像のコンボリューション情報にす
るための逆フーリエ変換手段と、このコンボリューショ
ン情報を検出するための検出手段とを有することを特徴
とする上記(14)記載の画像処理装置。(16) The object position detecting means includes an image inputting means for taking in the image into the system, a Fourier transforming means for performing a Fourier transform on the fetched image to obtain Fourier transform information, and Integration means for squaring the Fourier transform information of the image by the Fourier transform means, and inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information to convolution information of the image; The image processing apparatus according to (14) above, further comprising a detection unit for detecting convolution information.
【0083】[0083]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の物体位置検出方法、装置及びこれらを用いた画像処理
装置は、入力された認識すべき物体の光軸からのシフト
量を検出し、この物体が光軸上になるよう移動させた上
で、認識手段に送るようにしたから、シフトの変形に関
する汎化能力の向上を情報の欠落なく実現することがで
きる。また、認識手段として、対数極座標変換を行う座
標変換光学系を、相関光学系あるいはニューラルネット
ワークと組み合わせて用いると、シフト・回転・拡大縮
小の変形を受けた画像をも高精度に認識できるようにな
る。As is apparent from the above description, the object position detecting method, apparatus and image processing apparatus using the same according to the present invention detect the shift amount of the input object to be recognized from the optical axis. Since this object is moved so as to be on the optical axis and then sent to the recognizing means, it is possible to improve the generalization ability with respect to shift deformation without missing information. Further, when a coordinate transformation optical system for performing logarithmic polar coordinate transformation is used as a recognition means in combination with a correlation optical system or a neural network, it is possible to recognize with high accuracy an image that has been deformed by shifting, rotation or scaling. Become.
【図1】本発明に基づく画像処理装置の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to the present invention.
【図2】本発明の物体位置検出装置の構成を説明するた
めのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of an object position detection device of the present invention.
【図3】本発明の別の物体位置検出装置の構成を説明す
るためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining the configuration of another object position detection device of the present invention.
【図4】第1実施例による物体位置検出装置の光学系を
示すための図である。FIG. 4 is a diagram showing an optical system of the object position detecting device according to the first embodiment.
【図5】第1実施例による物体位置検出装置の処理例を
示すための図である。FIG. 5 is a diagram showing a processing example of the object position detecting device according to the first embodiment.
【図6】第1実施例の装置の物体のずらし量に対する情
報の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in information with respect to a shift amount of an object in the device of the first embodiment.
【図7】第2実施例による物体位置検出装置の光学系の
要部を示すための図である。FIG. 7 is a diagram showing a main part of an optical system of an object position detecting device according to a second embodiment.
【図8】第3実施例による物体位置検出装置の光学系を
示すための図である。FIG. 8 is a diagram showing an optical system of an object position detecting device according to a third embodiment.
【図9】第4実施例の物体位置検出装置による処理例を
説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a processing example by the object position detection device of the fourth embodiment.
【図10】第4実施例の物体位置検出装置による他の処
理例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining another processing example by the object position detection device of the fourth embodiment.
【図11】第5実施例の画像処理装置の構成を説明する
ための図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus according to a fifth embodiment.
【図12】第5実施例における認識手段の光学系を示す
図である。FIG. 12 is a diagram showing an optical system of a recognition means in a fifth embodiment.
【図13】第6実施例における認識手段の光学系を示す
図である。FIG. 13 is a diagram showing an optical system of recognition means in a sixth embodiment.
【図14】従来の対数極座標変換光学系を示す図であ
る。FIG. 14 is a diagram showing a conventional logarithmic polar coordinate conversion optical system.
【図15】従来の相関光学系を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a conventional correlation optical system.
S…物体情報 1…撮像手段 2…物体位置検出手段 3…移動手段 4…認識手段 5…画像入力手段 6…フーリエ変換手段(フーリエ変換レンズ) 7…参照光束手段 8…記録手段 9…読出手段 10…逆フーリエ変換手段(逆フーリエ変換レンズ) 11…検出手段 12…積算手段 13…偏光子 14…ズームレンズ 15…CCDカメラ 20…略平行な光束 21…コヒーレント光源 22…ビームエクスパンダ 22a…絞り込みレンズ 22b…ピンホール 22c…コリメートレンズ 23…ミラー 24…ビームスプリッタ 25…書込・読出光束 26…参照光束 27…ビームスプリッタ 28…書込光束 29…読出光束 30、31…ミラー 32…ビームスプリッタ 33…ミラー 34…制御手段 35…ドライバー 36、37…シャッター 38、39…ドライバー 40…正立プリズム(ペンタプリズム) 41…ビームスプリッタ 42…スクリーン 43…2次元ディテクター 44…結像レンズ 5a…ドライバー 5b…制御手段 45…略平行な光束 46…ビームスプリッタ 47…書込・読出光束 48…参照光束 49、50…ミラー 51…制御手段 52…ドライバー 53、54…シャッター 55、56…ドライバー 57…スクリーン 58、59…ステッピングモータ 60、61…ドライバー 62…コントローラ 63…画像入力手段 64…略平行なコヒーレント光 65…CGH 66…フーリエ変換レンズ 67…座標変換面 68…検出手段 69…空間光変調器 70…フーリエ変換レンズ 71…MSF 72…フーリエ変換レンズ 73…相関面 74…検出手段 75…フーリエ変換面 76…検出手段 77…ニューラルネットワーク S ... Object information 1 ... Imaging means 2 ... Object position detecting means 3 ... Means of transportation 4 ... Recognition means 5 ... Image input means 6 ... Fourier transform means (Fourier transform lens) 7 ... Reference luminous flux means 8 ... Recording means 9 ... reading means 10 ... Inverse Fourier transform means (inverse Fourier transform lens) 11 ... Detection means 12 ... Accumulation means 13 ... Polarizer 14 ... Zoom lens 15 ... CCD camera 20 ... Almost parallel light flux 21 ... Coherent light source 22 ... Beam expander 22a ... Lens for narrowing down 22b ... Pinhole 22c ... Collimating lens 23 ... Mirror 24 ... Beam splitter 25 ... Writing / reading light flux 26 ... Reference luminous flux 27 ... Beam splitter 28 ... Writing light flux 29 ... Read light flux 30, 31 ... Mirror 32 ... Beam splitter 33 ... Mirror 34 ... Control means 35 ... driver 36, 37 ... Shutter 38, 39 ... Driver 40 ... Upright prism (penta prism) 41 ... Beam splitter 42 ... Screen 43 ... Two-dimensional detector 44 ... Imaging lens 5a ... driver 5b ... Control means 45 ... Almost parallel light flux 46 ... Beam splitter 47 ... Writing / reading light flux 48 ... Reference luminous flux 49, 50 ... Mirror 51 ... Control means 52 ... driver 53, 54 ... Shutter 55, 56 ... driver 57 ... Screen 58, 59 ... Stepping motor 60, 61 ... driver 62 ... Controller 63 ... Image input means 64 ... Coherent light that is substantially parallel 65 ... CGH 66 ... Fourier transform lens 67 ... Coordinate conversion plane 68 ... Detection means 69 ... Spatial light modulator 70 ... Fourier transform lens 71 ... MSF 72 ... Fourier transform lens 73 ... correlation surface 74 ... Detecting means 75 ... Fourier transform plane 76 ... Detecting means 77 ... Neural network
Claims (8)
入力物体像のフーリエ変換情報で読み出し、さらにこれ
を逆フーリエ変換することにより得られる入力物体像の
コンボリューション像により、この入力物体像の位置を
検出することを特徴とする物体位置検出方法。1. A Fourier transform hologram of an input object image is read out by using Fourier transform information of the input object image, and further inverse Fourier transform is performed to obtain an input object image
An object position detection method characterized by detecting the position of this input object image from a convolution image .
入力手段と、この取り込まれた入力物体像にフーリエ変
換を施しフーリエ変換情報を得るためのフーリエ変換手
段と、所望のキャリアでホログラムを作製するための参
照光束を発生させるための参照光束手段と、前記の入力
物体像のフーリエ変換情報と参照光束とを干渉させた波
面を記録しフーリエ変換ホログラムを作製するための記
録手段と、この記録されたフーリエ変換ホログラムを入
力物体像のフーリエ変換情報で読み出すための読出手段
と、この読み出された情報をさらに逆フーリエ変換する
ための逆フーリエ変換手段と、この逆フーリエ変換によ
り得られる入力物体像のコンボリューション情報を検出
するための検出手段とを有することを特徴とする物体位
置検出装置。2. An image input means for taking an input object image into the system, a Fourier transform means for subjecting the taken input object image to Fourier transform to obtain Fourier transform information, and a hologram with a desired carrier. A reference light beam means for generating a reference light beam for producing, a recording means for producing a Fourier transform hologram by recording a wavefront in which the Fourier transform information of the input object image and the reference light flux are interfered with each other, and Reading means for reading the recorded Fourier transform hologram with the Fourier transform information of the input object image, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the read information, and the inverse Fourier transform .
An object position detecting device, comprising: detection means for detecting convolution information of the obtained input object image .
からなることを特徴とする請求項2に記載の物体位置検The object position detection according to claim 2, characterized in that
出装置。Output device.
の間に、前記記録手段に書き込む光束と前記記録手段かBetween the recording means and the light beam to be written in the recording means.
ら読み出す光束とに分割する分割手段を有し、前記書きThe above-mentioned writing
込み光束の光路、もしくは、前記読み出し光束の光路のThe optical path of the incident light flux or the optical path of the read light flux
何れかに正立プリズムを有することを特徴とする請求項The erecting prism is provided in any one of the above.
2に記載の物体位置検出装置。2. The object position detecting device according to item 2.
であって、前記の書き込み光束を反射し、前記参照光束And the reference light flux is reflected by the write light flux.
を透過する半透過半反射膜の後に偏光子が配置されていA polarizer is placed after the semi-transmissive semi-reflective film that transmits light.
ることを特徴とする請求項4に記載の物体位置検出装The object position detecting device according to claim 4, characterized in that
置。Place
入力手段と、この取り込まれた入力物体像にフーリエ変
換を施すためのフーリエ変換手段と、このフーリエ変換
手段による入力物体像のフーリエ変換情報を二乗するた
めの積算手段と、この二乗されたフーリエ変換情報をさ
らに逆フーリエ変換して入力物体像のコンボリューショ
ン情報にするための逆フーリエ変換手段と、このコンボ
リューション情報を検出するための検出手段とを有する
ことを特徴とする物体位置検出装置。6. An image input means for taking an input object image into the system, a Fourier transform means for applying a Fourier transform to the taken input object image, and a Fourier transform of the input object image by the Fourier transform means. Integrating means for squaring the information, inverse Fourier transform means for further inverse Fourier transforming the squared Fourier transform information into convolution information of the input object image, and for detecting this convolution information An object position detecting device comprising: a detecting unit.
入力物体像のフーリエ変換情報で読み出し、さらにこれRead out the Fourier transform information of the input object image,
を逆フーリエ変換することにより得られる、入力物体像Input object image obtained by inverse Fourier transform of
にフーリエ変換ホログラムの直流成分が掛かった画像にIn the image where the DC component of the Fourier transform hologram is applied to
より、この入力物体像の位置を検出することを特徴とすIs characterized by detecting the position of this input object image.
る物体位置検出方法。Object position detection method.
入力手段と、この取り込まれた入力物体像にフーリエ変The input means and the Fourier transform of the captured input object image
換を施しフーリエ変換情報を得るためのフーリエ変換手Fourier transform procedure for performing conversion and obtaining Fourier transform information
段と、所望のキャリアでホログラムを作製するための参Steps and references for making holograms with desired carriers.
照光束を発生させるための参照光束手段と、前記の入力Reference luminous flux means for generating an illuminating luminous flux and said input
物体像のフーリエ変換情報と参照光束とを干渉させた波Waves that interfere the Fourier transform information of the object image and the reference light flux
面を記録しフーリエ変換ホログラムを作製するための記A record for recording a surface and producing a Fourier transform hologram.
録手段と、この記録されたフーリエ変換ホログラムを入Enter the recording means and the recorded Fourier transform hologram.
力物体像のフーリエ変換情報で読み出すための読出手段Readout means for reading out by Fourier transform information of force object image
と、この読み出された情報をさらに逆フーリエ変換するAnd further inverse Fourier transform this read information
ための逆フーリエ変換手段と、この逆フーリエ変換されInverse Fourier transform means for
た情報のうち、入力物体像にフーリエ変換ホログラムのOf the information obtained, the Fourier transform hologram of the input object image
直流成分が掛かった情報を検出するための検出手段とをThe detection means for detecting the information on which the DC component is applied
有することを特徴とする物体位置検出装置。An object position detecting device having.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03143094A JP3447356B2 (en) | 1993-04-05 | 1994-03-01 | Object position detection method and object position detection device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-78022 | 1993-04-05 | ||
| JP7802293 | 1993-04-05 | ||
| JP03143094A JP3447356B2 (en) | 1993-04-05 | 1994-03-01 | Object position detection method and object position detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074918A JPH074918A (en) | 1995-01-10 |
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ID=26369904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP03143094A Expired - Fee Related JP3447356B2 (en) | 1993-04-05 | 1994-03-01 | Object position detection method and object position detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447356B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108985314A (en) * | 2018-05-24 | 2018-12-11 | 北京飞搜科技有限公司 | Object detection method and equipment |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP03143094A patent/JP3447356B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108985314A (en) * | 2018-05-24 | 2018-12-11 | 北京飞搜科技有限公司 | Object detection method and equipment |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH074918A (en) | 1995-01-10 |
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