JP2836136B2 - Optical color information processor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボット等の視覚装置において、入
力画像の空間周波数領域におけるフィルタリング、特徴
抽出等の画像処理、あるいは複数の入力パターンから特
定の標準パターンと一致するものを識別する光学的情報
処理装置、特に、入力物体の色情報および形状情報を用
いて識別する光学的カラー情報処理装置に関するもので
ある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visual device such as an industrial robot, which performs image processing such as filtering and feature extraction of an input image in a spatial frequency domain, or a specific standard based on a plurality of input patterns. The present invention relates to an optical information processing apparatus that identifies a pattern that matches a pattern, and more particularly to an optical color information processing apparatus that identifies an input object using color information and shape information.
従来の技術 従来の光学的画像処理装置の例として複数の入力パタ
ーンから特定の標準パターンと一致するものを識別する
光学的相関処理装置について、第４図、第５図に基づい
て説明する。第４図は従来の光学的画像処理装置の構成
図である。１は光源、２は光源１からの光を平行光に変
換するコリメータレンズ、３は入力パターン、４は第１
のレンズ、５は光学的フィルタ、６は第２のレンズであ
り、入力パターン３は第１のレンズ４の前側焦点面に配
置されており、また光学的フィルタ５は第１のレンズ４
の後側焦点面に配置されている、また第２のレンズ６の
前側焦点面は第１のレンズ４の後側焦点面と一致する様
に配置されている。次に、この光学的フィルタ５の作成
方法を第５図を用いて説明する。７は光学的フィルタ５
の作成用光源、８はこの光源７からの光を平行光化する
コリメータレンズ、９は識別対象となる標準パターン、
10は光学的フィルタ作成用のレンズ、11は光学的フィル
タ作成用の参照光であり、標準パターン９はレンズ10の
前側焦点面に配置されている、また光学的フィルタ作成
用乾板12はレンズ10の後側焦点面に配置されている。こ
のような構成とすることで、乾板12上には標準パターン
９のフーリエ変換像がホログラムの形で形成され、これ
がマッチトフィルタと呼ばれる光学的フィルタとなる。
次にこの従来例の光学的画像処理装置の動作について第
４図を用いて説明する。入力パターン３が平行光により
照射されると第１のレンズ４の後側焦点面すなわち光学
的フィルタ５面上に、入力パターン３のフーリエ変換像
が形成される、このフーリエ変換像と光学的フィルタ５
面上に予め第５図に示した光学系により作成された標準
パターン９のフーリエ変換像の光学的積が第２のレンズ
６により逆フーリエ変換される。その結果、入力パター
ン３が標準パターン９と一致した時のみ第２のレンズ６
の後側焦点面に輝点が発生し、この輝点を検出すること
で複数の入力パターン３の中から標準パターン９と一致
するパターンを識別できる。2. Description of the Related Art As an example of a conventional optical image processing apparatus, an optical correlation processing apparatus that identifies a pattern that matches a specific standard pattern from a plurality of input patterns will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional optical image processing apparatus. 1 is a light source, 2 is a collimator lens that converts light from the light source 1 into parallel light, 3 is an input pattern, and 4 is a first
5 is an optical filter, 6 is a second lens, the input pattern 3 is arranged on the front focal plane of the first lens 4, and the optical filter 5 is a first lens 4
And the front focal plane of the second lens 6 is arranged to coincide with the rear focal plane of the first lens 4. Next, a method for producing the optical filter 5 will be described with reference to FIG. 7 is an optical filter 5
, A collimator lens 8 for converting the light from the light source 7 into parallel light, 9 a standard pattern to be identified,
Reference numeral 10 denotes a lens for forming an optical filter, reference numeral 11 denotes reference light for forming an optical filter, a standard pattern 9 is disposed on a front focal plane of the lens 10, and a dry plate 12 for forming an optical filter Is arranged on the rear focal plane. With such a configuration, a Fourier transform image of the standard pattern 9 is formed on the dry plate 12 in the form of a hologram, and this becomes an optical filter called a matched filter.
Next, the operation of the conventional optical image processing apparatus will be described with reference to FIG. When the input pattern 3 is irradiated with parallel light, a Fourier transform image of the input pattern 3 is formed on the rear focal plane of the first lens 4, that is, on the optical filter 5. The Fourier transform image and the optical filter 5
The optical product of the Fourier transform image of the standard pattern 9 previously created on the surface by the optical system shown in FIG. 5 is inversely Fourier transformed by the second lens 6. As a result, only when the input pattern 3 matches the standard pattern 9, the second lens 6
A bright spot is generated on the rear focal plane, and a pattern matching the standard pattern 9 can be identified from the plurality of input patterns 3 by detecting the bright spot.
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、複数の入力パタ
ーン３を逐次入れ替えなければならない上、複数の標準
パターンに対して識別を行おうとする時には光学的フィ
ルタ５を逐一入れ替える必要があるが、この際μｍオー
ダの位置決め精度が必要となるため容易に標準パターン
を変更できず入力パターンの識別のリアルタイム性およ
びフレキシビリティに欠けるといった欠点を有してい
た。また従来装置においては、例えば赤色の単色光を用
いてマッチトフィルタを作成しているため、入力パター
ンの識別において大きな特徴量となる色情報を活用でき
ないといった欠点も有していたた。本発明は、空間光変
調素子を色分解手段により色情報を特徴抽出した入力パ
ターンの表示装置として用い、さらに光学的フィルタの
表示手段としても空間光変調素子をもちいることで、リ
アルタイム性及びフレキシビリティを有しかつ、並列光
演算結果を電気的あるいは光学的にフィードバックする
機能を持つ事で、より高精度かつ、多機能な光学的カラ
ー情報処理装置を提供することを目的とする。However, in the above-described configuration, the plurality of input patterns 3 must be sequentially replaced, and the optical filter 5 must be replaced one by one when trying to identify a plurality of standard patterns. However, at this time, since a positioning accuracy on the order of μm is required, the standard pattern cannot be easily changed, and there is a drawback that the input pattern identification lacks real-time property and flexibility. Further, in the conventional apparatus, since a matched filter is created using, for example, red monochromatic light, there is a drawback that color information that is a large feature amount cannot be used in input pattern identification. The present invention uses a spatial light modulator as a display device for an input pattern in which color information is feature-extracted by color separation means, and further uses a spatial light modulator as a display means for an optical filter, thereby realizing real-time performance and flexibility. It is an object of the present invention to provide a more accurate and multifunctional optical color information processing apparatus having a capability of electrically and optically feeding back parallel optical operation results.
課題を解決するための手段 本発明は、入力画像をその色情報に基づいて複数の画
像に分解する色分解手段と、この色分解手段により分解
された画像を表示する第１の空間光変調素子と、この第
１の空間光変調素子を照射する光源と、この第１の空間
光変調素子の置かれた面をその前側の焦点面とする第１
のレンズと、この第１のレンズの後側の焦点面に配置し
た第２の空間光変調素子と、前記第１のレンズの後側の
焦点面をその前側焦点面とする第２のレンズと、この第
２のレンズの後側焦点面に光電変換装置を配置すると共
に、この光電変換装置の出力信号を第１あるいは第２の
空間光変調素子に表示信号として入力する信号変換手段
とを備えたことを特徴とする光学的カラー情報処理装置
である。Means for Solving the Problems The present invention relates to a color separating means for separating an input image into a plurality of images based on color information thereof, and a first spatial light modulator for displaying an image separated by the color separating means. A light source for irradiating the first spatial light modulation element, and a first light source having a surface on which the first spatial light modulation element is placed as a front focal plane.
A second spatial light modulator disposed on a rear focal plane of the first lens, and a second lens having a rear focal plane on the rear side of the first lens. Signal conversion means for arranging a photoelectric conversion device on a rear focal plane of the second lens and inputting an output signal of the photoelectric conversion device to a first or second spatial light modulation element as a display signal. An optical color information processing apparatus characterized in that:
作用 本発明は、上記構成による結像レンズから入力した画
像を、色分解手段により分解する、すなわち入力画像か
ら抽出した色情報に基づく特徴パターンを、第１の空間
光変調素子に表示することで入力パターンとし、計算機
ホログラム等の光学的フィルタを第２の空間光変調素子
に表示することで、あるいは第２の空間光変調素子の表
示画像を縮小投影した第３の空間光変調素子を光学的フ
ィルタとして用いることで、多数の入力パターンに対し
て多様な並列光演算処理をリアルタイムで実行しかつ、
その演算結果または、この光学的演算結果をディジタル
信号処理した結果を第１あるいは、第２の空間光変調素
子に表示することで、入力パターンの色情報に関する特
徴量と形状情報に関する特徴量の両方の特徴量について
異種の並列光演算処理を直列に実行可能となる。Function The present invention is to separate an image input from the imaging lens having the above configuration by color separation means, that is, to display a feature pattern based on color information extracted from the input image on the first spatial light modulator. An optical filter such as a computer generated hologram is displayed on the second spatial light modulator as an input pattern, or a third spatial light modulator obtained by reducing and projecting a display image of the second spatial light modulator is optically displayed. By using it as a filter, it can execute various parallel optical arithmetic processing on many input patterns in real time,
By displaying the result of the operation or the result of digital signal processing of the result of the optical operation on the first or second spatial light modulation element, both the feature amount relating to the color information of the input pattern and the feature amount relating to the shape information are obtained. It is possible to execute different types of parallel optical calculation processing in series for the feature amounts of.
実施例 第１図は本発明の第１の実施例の平面図である。20は
結像レンズ20aと赤色を分離するプリズム20b1、緑色を
分離するプリズム20b2青色を分離するプリズム20b3から
成る３色色分解プリズム20bおよび３色色分解プリズム2
0bを構成するプリズム20b1〜３の出射面に各々配置され
たCCD素子20c1〜３とからなる色分解手段、21は色分解
手段20により撮像されかつ、色情報に基づき分解された
入力画像を表示する第１の液晶ディスプレイ、22は半導
体レーザ、23は半導体レーザ22からの光を平行光化する
コリメータレンズ、24は第１のレンズであり第１の液晶
ディスプレイ21はこの第１のレンズ24の前側焦点面に配
置されている。25は第２の液晶ディスプレイであり第１
のレンズ24の後側焦点面に配置されている、26は複数の
標準パターンに対して第２の液晶ディスプレイ上の各絵
素をサンプリング点として予め計算されたフーリエ変換
計算機ホログラムのデータ、すなわち第２の液晶ディス
プレイ25の各絵素毎の透過率に対応する印加電圧のデー
タを書き込んだリードオンリーメモリ（以下ROMと称
す）、27は第２のレンズでありその前側焦点面に第２の
液晶ディスプレイ25が配置されている。28は第２のレン
ズ27の後側焦点面に配置された光電変換装置であり、29
は光電変換装置28の出力信号を第１の液晶ディスプレイ
21に適した例えばNTSCノンインタレース信号に変換し第
１の液晶ディスプレイ21に入力する信号変換手段、40は
色分解手段20のCCD素子20cの出力の第１の液晶ディスプ
レイ21への表示選択手段である。次に以上のように構成
された本発明の第１の実施例についてその動作を第１図
および第２図を用いて以下に説明する。第２図は対象物
のパターンおよび、それの色情報に基づく色分解パター
ン図であり100は対象物体のパターン、101a〜ｃは対象
物体のパターン100の色分解パターン図である。まず、
色分解手段20の結像レンズ20aにより対象物体のパター
ン100が撮像され、色分解プリズム20bにより対象物体の
持つ色情報に基づいて、すなわち赤色のパターン101aは
CCD素子20c1により、緑色のパターン101bはCCD素子20c2
により、青色のパターン101cはCCD素子20c3により各々
検出される。第１の液晶ディスプレイ21上には、赤色、
緑色、青色のパターンの内の１つが表示選択手段40によ
り選択表示される、この第１の液晶ディスプレイ21はコ
リメータレンズ23により平行光化された半導体レーザ22
からのコヒーレント光により照射される。この第１の液
晶ディスプレイ21は第１のレンズ24の前側焦点面に配置
されているので、第１のレンズ24の後側焦点面すなわち
第２の液晶ディスプレイ25上に被測定物体の第１のレン
ズ24により光学的に変換されたフーリエ変換像が形成さ
れる。この時第２の液晶ディスプレイ25は、光学的フィ
ルタとしてラプラシアン等の空間微分フィルタがROM26
に書き込まれたデータが入力信号となり第２の液晶ディ
スプレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に変調すること
で、フーリエ変換計算機ホログラムの形で表示される。
従って、第１の液晶ディスプレイ21上に表示された対象
物体の色分解パターンを第１のレンズ24により光学的に
変換したフーリエ変換像と、ラプラシアン等の空間微分
フィルタが第２の液晶ディスプレイ25上で重畳される。
また、この第２の液晶ディスプレイ25は第２のレンズ27
の前側焦点面に配置されているので、対象物体の色分解
パターンと空間微分フィルタの２つのフーリエ変換像の
光学的積が第２のレンズ27によりフーリエ逆変換され
る。その結果、対象物体の色分解パターンの空間微分像
すなわち色分解パターンの輪郭が、光電変換手段28によ
り検出される、これを信号変換手段29により第１の液晶
ディスプレイ21に表示し、第２の液晶ディスプレイ25
に、予め標準パターンの輪郭像に対して第２の液晶ディ
スプレイ上の各絵素をサンプリング点として計算された
フーリエ変換像が、ROM26に書き込まれたデータが入力
信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素毎の透過
率を空間的に変調することで、フーリエ変換計算機ホロ
グラムの形で表示する。もし、対象物体の色分解パター
ンと標準パターンの第２の液晶ディスプレイ25上のフー
リエ変換像が一致した時すなわち両者が同一物体の時、
第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生し、光電交換
手段28で検出される。このようにして、第２の液晶ディ
スプレイ25上に表示された計算機ホログラムによる光学
的フィルタが、マッチフィルタとして作用する入力パタ
ーンの色情報に関する特徴量および形状情報に関する特
徴量に対する光学的相関処理を行う光学的カラー情報処
理装置を実現できる。本発明の第１の実施例の光学的カ
ラー情報処理装置によれば、ROM26に予め書き込まれた
複数の標準パターンを逐次第２の液晶ディスプレイ25上
に電気的に表示し、前記光学的相関処理を行うだけで対
象物体の複数の標準パターンに対する識別が可能とな
る。すなわち本実施例によれば、色分解手段20で撮像し
色分解した画像を第１の液晶ディスプレイ21に表示する
ことで、カラー入力パターンをリアルタイムで容易に置
換できる。さらに予めROM26に書き込み済みのデータに
より各絵素の透過率を空間的に変調することで、第２の
液晶ディスプレイ25上に表示するマッチトフィルタをリ
アルタイムでμｍオーダの位置決め精度を要することが
なく容易に置換できるので、リアルタイム性およびフレ
キシビリティを有する光学的カラー情報処理装置を提供
できる。さらに、はじめに入力画像の最良の特徴量であ
る輪郭像を抽出することで、照明等環境の影響あるいは
対象物の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能
な光学的カラー情報処理装置を提供できる。上記実施例
では輪郭像抽出後、第２の液晶ディスプレイ25上に表示
する光学的フィルタとしてマッチトフィルタを用いた例
を示したが、この光学的フィルタの他の実施例を以下に
説明する。この実施例では、ROM26にカットオフ周波数
の異なる複数の低域通過フィルタ作用を持つフーリエ変
換計算機ホログラムのデータを書き込んでおく、これを
順次カットオフ周波数の低いものから読みだしこのデー
タにより第２の液晶ディスプレイ25上に低減通過フィル
タ作用を持つフーリエ変換計算機ホログラムを表示し、
これと第１の液晶ディスプレイ21に表示された入力画像
を第１のレンズ24で光学的に変換したフーリエ変換像と
を重畳し、これを第２のレンズ27でフーリエ逆変換する
ことで、第２のレンズ27の後側焦点面に生じる再回折像
の空間周波数スペクトラムの帯域を徐々に上げていく、
すなわち粗い画像から微細な構造を含んだ細かい画像に
まで上記再回折像を変化させることが可能となる。この
ような光学的フィルタを用いれば、初めに粗い画像から
対象物体の有無あるいは顕著な特徴を検出し、順次より
詳細な画像からより細かい特徴を検出するアルゴリズム
を容易に実現できるので、従来と比較して高速で確度の
高い認識、識別を行える光学的カラー情報処理装置を提
供できる。また本実施例の信号変換手段29を光電変換手
段28からの濃淡出力信号を２値のディジタル信号に変換
後、ディジタル信号処理しそのあと、第１の空間光変調
素子に表示信号として入力する信号変換手段として構成
すれば、例えばディジタル信号処理としてしきい値処理
を行う事で、輪郭像の濃淡ばらつきをも補正することが
可能となりさらに、高精度な光学的情報処理装置を実現
できる。Embodiment FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of the present invention. Reference numeral 20 denotes an imaging lens 20a, a prism 20b1 for separating red, a prism 20b2 for separating green, a prism 20b3 for separating blue, and a three-color separation prism 20b and a three-color separation prism 2
The color separation means 21 includes the CCD elements 20c1 to 3 arranged on the emission surfaces of the prisms 20b1 to 3 constituting 0b, respectively, and 21 displays an input image captured by the color separation means 20 and separated based on color information. A first liquid crystal display, 22 is a semiconductor laser, 23 is a collimator lens for collimating light from the semiconductor laser 22, 24 is a first lens, and the first liquid crystal display 21 is a It is located on the front focal plane. 25 is a second liquid crystal display,
26 is disposed on the rear focal plane of the lens 24, and the data of the Fourier transform computer generated hologram previously calculated with respect to a plurality of standard patterns using each pixel on the second liquid crystal display as a sampling point, that is, 2, a read-only memory (hereinafter referred to as ROM) in which data of an applied voltage corresponding to the transmittance of each pixel of the liquid crystal display 25 is written, 27 is a second lens, and a second liquid crystal is provided on the front focal plane of the second lens. A display 25 is arranged. Reference numeral 28 denotes a photoelectric conversion device disposed on the rear focal plane of the second lens 27;
Represents the output signal of the photoelectric conversion device 28 on the first liquid crystal display.
Signal conversion means suitable for 21 such as converting to NTSC non-interlaced signal and input to the first liquid crystal display 21; 40 is means for selecting the output of the CCD element 20c of the color separation means 20 to the first liquid crystal display 21 It is. Next, the operation of the first embodiment of the present invention configured as described above will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a pattern diagram of a target object and a color separation pattern diagram based on the color information thereof. 100 is a pattern pattern of the target object, and 101a to 101c are color separation pattern diagrams of the pattern 100 of the target object. First,
The pattern 100 of the target object is imaged by the imaging lens 20a of the color separation means 20, and based on the color information of the target object by the color separation prism 20b, that is, the red pattern 101a is
The green pattern 101b is changed to the CCD element 20c2 by the CCD element 20c1.
Accordingly, the blue pattern 101c is detected by the CCD element 20c3. On the first liquid crystal display 21, red,
One of the green and blue patterns is selected and displayed by the display selection means 40. The first liquid crystal display 21 is a semiconductor laser 22 collimated by a collimator lens 23.
Irradiated by coherent light from Since the first liquid crystal display 21 is disposed on the front focal plane of the first lens 24, the first liquid crystal display 21 is placed on the rear focal plane of the first lens 24, that is, on the second liquid crystal display 25. A Fourier transformed image optically transformed by the lens 24 is formed. At this time, the second liquid crystal display 25 uses a spatial differential filter such as Laplacian as an optical
Is written as an input signal and spatially modulates the transmittance of each picture element of the second liquid crystal display 25 to be displayed in the form of a Fourier transform computer generated hologram.
Therefore, a Fourier transform image obtained by optically converting the color separation pattern of the target object displayed on the first liquid crystal display 21 by the first lens 24 and a spatial differential filter such as Laplacian are displayed on the second liquid crystal display 25. Are superimposed.
Also, the second liquid crystal display 25 has a second lens 27
The optical product of the color separation pattern of the target object and the two Fourier transform images of the spatial differential filter is inversely Fourier transformed by the second lens 27. As a result, the spatial differential image of the color separation pattern of the target object, that is, the contour of the color separation pattern is detected by the photoelectric conversion means 28, which is displayed on the first liquid crystal display 21 by the signal conversion means 29, and LCD display 25
In addition, a Fourier transform image previously calculated with respect to the contour image of the standard pattern using each picture element on the second liquid crystal display as a sampling point is obtained by inputting data written in the ROM 26 as an input signal to the second liquid crystal display 25. By spatially modulating the transmittance of each picture element, it is displayed in the form of a Fourier transform computer hologram. If the color separation pattern of the target object matches the Fourier transform image of the standard pattern on the second liquid crystal display 25, that is, if both are the same object,
A bright spot is generated on the rear focal plane of the second lens 27 and is detected by the photoelectric exchange means 28. In this way, the optical filter based on the computer generated hologram displayed on the second liquid crystal display 25 performs an optical correlation process on the feature amount relating to the color information and the feature amount relating to the shape information of the input pattern acting as a match filter. An optical color information processing device can be realized. According to the optical color information processing apparatus of the first embodiment of the present invention, a plurality of standard patterns previously written in the ROM 26 are electrically displayed on the two liquid crystal displays 25 sequentially, and the optical correlation processing is performed. , The target object can be identified with respect to a plurality of standard patterns. That is, according to the present embodiment, the color input pattern can be easily replaced in real time by displaying the image taken by the color separation means 20 and subjected to color separation on the first liquid crystal display 21. Further, by spatially modulating the transmittance of each picture element with the data written in the ROM 26 in advance, the matched filter to be displayed on the second liquid crystal display 25 does not require positioning accuracy of the order of μm in real time. Since replacement is easy, an optical color information processing apparatus having real-time properties and flexibility can be provided. Furthermore, by extracting a contour image, which is the best feature amount of an input image, an optical color information processing apparatus capable of performing highly accurate identification without being influenced by the environment such as illumination or the reflectance distribution of an object. Can be provided. In the above embodiment, an example in which a matched filter is used as an optical filter to be displayed on the second liquid crystal display 25 after the contour image is extracted has been described. However, another embodiment of this optical filter will be described below. In this embodiment, data of a Fourier transform computer hologram having a plurality of low-pass filter functions having different cut-off frequencies is written in the ROM 26, and the data is sequentially read out from the one having the lower cut-off frequency to obtain a second data. Display a Fourier transform computer hologram having a reduced pass filter function on the liquid crystal display 25,
This is superimposed on a Fourier transform image obtained by optically transforming the input image displayed on the first liquid crystal display 21 with the first lens 24, and the Fourier inverse transform is performed on the input image with the second lens 27. Gradually increase the band of the spatial frequency spectrum of the re-diffraction image generated on the rear focal plane of the second lens 27,
That is, it is possible to change the re-diffraction image from a coarse image to a fine image including a fine structure. By using such an optical filter, it is possible to easily realize an algorithm that first detects the presence or absence or prominent features of a target object from a coarse image and then sequentially detects finer features from a more detailed image. Thus, it is possible to provide an optical color information processing device capable of performing high-speed and highly accurate recognition and identification. The signal conversion means 29 of this embodiment converts the grayscale output signal from the photoelectric conversion means 28 into a binary digital signal, performs digital signal processing, and then inputs the signal to the first spatial light modulator as a display signal. If configured as a conversion means, for example, by performing threshold processing as digital signal processing, it is possible to correct even the shading of the contour image, and a highly accurate optical information processing apparatus can be realized.
なお、本実施例では第１及び第２の空間光変調素子と
して電気書き込み型の液晶ディスプレイを用いたが、こ
れに限る事はなく光書き込み型液晶デバイス、BSO等の
光学結晶等の空間光変調素子を用いても良い。また、色
分解手段として赤色、緑色、青色の３色色分解プリズム
を用いたが、これに限定されることなく例えば対象物体
のパターンから黄色パターンを抽出する色分解手段とす
る構成でもよい。次に本発明の第２の実施例について第
３図を用いて説明する、図中の番号で第１図と同じもの
は同一のものを示す。30は例えば光屈折率効果材料を用
いた第３の空間光変調素子、31は縮小投影レンズである
第３のレンズ、32は第１のビームスプリッタ、33は第２
のビームスプリッタ、34は光路変換ミラーであり、第１
の液晶ディスプレイ21は第１のレンズ24の前側焦点面に
配置されており、空間光変調素子30は第１のレンズ24の
後側焦点面に配置されている。また、第２のレンズ27の
前側焦点面は第１のレンズ24の後側焦点面と一致させて
配置されている。また光検出器28は第２のレンズ27の後
側焦点面に配置されている。次に以上のように構成され
た本発明の第２の実施例についてその動作を第２図、第
３図を用いて以下に説明する。まず、色分解手段20の結
像レンズ20aにより対象物体のパターン100が撮像され、
色分解プリズム20bにより対象物体の持つ色情報に基づ
いて、すなわち赤色のパターン101aはCCD素子20c1によ
り、緑色のパターン101bはCCD素子20c2により、青色の
パターン101cはCCD素子20c3により各々検出される。第
１の液晶ディスプレイ21上には、赤色、緑色、青色のパ
ターンの内１つが表示選択手段40により選択表示され
る、この第１の液晶ディスプレイ21はコリメータレンズ
23により平行光化された半導体レーザ22からのコヒーレ
ント光により照射される。この第１の液晶ディスプレイ
21は第１のレンズ24の前側焦点面に配置されているの
で、第１のレンズ24の後側焦点面すなわち空間光変調素
子30上に被測定物体のフーリエ変換像が形成される。こ
の時空間光変調素子30には、光学的フィルタとしてアプ
ラシアン等の空間微分フィルタが、ROM26に書き込まれ
たデータが入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の
各絵素毎の透過率を空間的に変調することで、フーリエ
変換計算機ホログラムの形で表示される。このフーリエ
変換計算機ホログラムがコリメートレンズ23の後方に配
置された第１のビームスプリッタ32により２分割された
平行光により照射され、第３のレンズ31により縮小投影
されて反射率の空間的分布の形で書き込まれている。従
って、、第１の液晶ディスプレイ21上に表示された被測
定物体の入力像を第１のレンズ24により光学的に変換し
たフーリエ変換像と、ラプラシアン等の空間微分フィル
タが空間光変調素子30上で重畳された形で反射する。ま
た、この空間光変調素子30は第２のレンズ27の前側焦点
面に配置されているので、被測定物体と空間微分フィル
タの２つのフーリエ変換像の光学的積が第２のレンズ27
によりフーリエ逆変換される。その結果、対象物体の色
分解パターンの空間微分像すなわち色分解パターンの輪
郭が、光電変換手段28により検出されるこれを信号変換
手段29により第１の液晶ディスプレイ21に表示し、空間
光変調素子30に予め標準パターンの輪郭像に対して計算
されたフーリエ変換像が、ROM26に書き込まれたデータ
が入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素毎
の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換計算
機ホログラムの形で表示する。もし、被測定物体の輪郭
像と第２の液晶ディスプレイ25上の標準パターンの輪郭
像のフーリエ変換像が第３のレンズ31により縮小されて
空間光変調素子30に書き込まれたものと一致した時は、
第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生し、光電変換
手段28で検出される。このようにして、第２の液晶ディ
スプレイ25上に表示されたフーリエ変換計算機ホログラ
ムを第３のレンズ31により縮小投影して空間光変調素子
30に書き込んだ反射率の空間的分布が、マッチトフィル
タとして作用する入力パターンの色情報に関する特徴量
および形状情報に関する特徴量に対する光学的相関処理
を行う光学的カラー情報処理装置を実現できる。この本
発明の第２の実施例によれば第１の実施例と同様に、リ
アルタイム性およびフレキシビリティを有する光学的カ
ラー情報処理装置を提供でき、さらに本発明の第１の実
施例と同様に、はじめに入力画像の最良の特徴量である
輪郭像を抽出することで、照明等の環境あるいは対象物
の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能な光学
的カラー情報処理装置を提供できるだけでは無く、第２
の液晶ディスプレイ上のフーリエ変換像を第３のレンズ
31により縮小投影して空間光変調素子30に書き込むこと
で、液晶ディスプレイの絵素の空間的密度を実質的に高
めることができる。従って、第１の実施例に於ける第２
の液晶ディスプレイで表示できるマッチトフィルタと比
較して、より高い空間周波数まで含んだマッチトフィル
タを空間光変調素子30上で実現できる。すなわち本発明
の第１の実施例よりも、より微細な構造を含んだ被測定
物体に対しても識別が可能な光学的カラー情報処理装置
を実現できる。また、前記本発明の第１及び第２の実施
例においては、光電変換手段28の出力信号を信号変換手
段29により第１の空間光変調素子に表示して、異種の並
列光演算を実行する実施例を示したが、はじめに予め計
算しておいたいくつかの光学的フィルタに対するパター
ンマッチングの実行結果を、光電変換手段28により検出
し、例えばニューロコンピュータ等を介して、学習する
ことによりROM26のデータ内容を対象物、照明等の環境
に対して最適化して第２の空間光変調素子に表示するこ
とで、高精度な光学的カラー情報処理装置を提供するこ
とが出来る。In this embodiment, an electric writing type liquid crystal display is used as the first and second spatial light modulating elements. However, the present invention is not limited to this. An element may be used. Further, although the three color separation prisms of red, green and blue are used as the color separation means, the present invention is not limited to this. For example, a color separation means for extracting a yellow pattern from the pattern of the target object may be used. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. The same reference numerals in FIG. Reference numeral 30 denotes a third spatial light modulation element using, for example, a light refractive index effect material, 31 denotes a third lens which is a reduction projection lens, 32 denotes a first beam splitter, and 33 denotes a second beam splitter.
Is a beam splitter, and 34 is an optical path conversion mirror.
The liquid crystal display 21 is disposed on the front focal plane of the first lens 24, and the spatial light modulator 30 is disposed on the rear focal plane of the first lens 24. The front focal plane of the second lens 27 is arranged so as to coincide with the rear focal plane of the first lens 24. The photodetector 28 is disposed on the rear focal plane of the second lens 27. Next, the operation of the second embodiment of the present invention configured as described above will be described below with reference to FIGS. First, the pattern 100 of the target object is imaged by the imaging lens 20a of the color separation unit 20,
The color separation prism 20b detects the color information of the target object, that is, the red pattern 101a is detected by the CCD element 20c1, the green pattern 101b is detected by the CCD element 20c2, and the blue pattern 101c is detected by the CCD element 20c3. One of red, green, and blue patterns is selectively displayed on the first liquid crystal display 21 by the display selection means 40. The first liquid crystal display 21 is a collimator lens.
Irradiation is performed by coherent light from the semiconductor laser 22 which has been made parallel by the light 23. This first liquid crystal display
Since the reference numeral 21 is arranged on the front focal plane of the first lens 24, a Fourier transform image of the measured object is formed on the rear focal plane of the first lens 24, that is, on the spatial light modulator 30. The spatio-temporal light modulation element 30 includes a spatial differential filter such as an aplacian as an optical filter. The data written in the ROM 26 becomes an input signal, and the transmittance of each pixel of the second liquid crystal display 25 is spatially changed. By modulating, it is displayed in the form of a Fourier transform computer hologram. The Fourier transform computer generated hologram is irradiated by parallel light divided into two by a first beam splitter 32 disposed behind a collimator lens 23, and is reduced and projected by a third lens 31 to form a spatial distribution of reflectance. Is written in. Accordingly, a Fourier transform image obtained by optically converting the input image of the object to be measured displayed on the first liquid crystal display 21 by the first lens 24 and a spatial differential filter such as Laplacian are applied to the spatial light modulator 30. Are reflected in a superimposed form. Since the spatial light modulator 30 is disposed on the front focal plane of the second lens 27, the optical product of the object to be measured and the two Fourier transform images of the spatial differential filter is calculated by the second lens 27.
Is inversely Fourier-transformed. As a result, the spatial differential image of the color separation pattern of the target object, that is, the contour of the color separation pattern, is detected by the photoelectric conversion means 28, and is displayed on the first liquid crystal display 21 by the signal conversion means 29. The Fourier transform image calculated in advance with respect to the contour image of the standard pattern is used as the input signal, and the data written in the ROM 26 is used as an input signal to spatially modulate the transmittance of each pixel of the second liquid crystal display 25. Then, it is displayed in the form of a Fourier transform computer hologram. If the Fourier transform image of the contour image of the object to be measured and the contour image of the standard pattern on the second liquid crystal display 25 coincides with the one reduced by the third lens 31 and written in the spatial light modulator 30. Is
A bright spot is generated on the rear focal plane of the second lens 27 and is detected by the photoelectric conversion means 28. In this way, the Fourier transform computer generated hologram displayed on the second liquid crystal display 25 is reduced and projected by the third lens 31 to produce a spatial light modulator.
It is possible to realize an optical color information processing apparatus that performs an optical correlation process with respect to a feature amount related to color information and a feature amount related to shape information of an input pattern in which a spatial distribution of the reflectance written in 30 is used as a matched filter. According to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, an optical color information processing apparatus having real-time properties and flexibility can be provided, and further, as in the first embodiment of the present invention. First, an optical color information processing device capable of performing highly accurate discrimination without being affected by the environment such as illumination or the reflectance distribution of an object by extracting a contour image which is the best feature amount of an input image is provided. Not only the second
The Fourier transform image on the liquid crystal display of the third lens
The spatial density of the picture elements of the liquid crystal display can be substantially increased by performing the reduced projection by the 31 and writing to the spatial light modulator 30. Therefore, the second embodiment in the first embodiment
As compared with a matched filter that can be displayed on a liquid crystal display, a matched filter including a higher spatial frequency can be realized on the spatial light modulator 30. That is, it is possible to realize an optical color information processing apparatus capable of identifying even a measured object including a finer structure than the first embodiment of the present invention. In the first and second embodiments of the present invention, the output signal of the photoelectric conversion means 28 is displayed on the first spatial light modulation element by the signal conversion means 29 to execute different types of parallel optical calculations. Although the embodiment has been described, the execution result of pattern matching for some optical filters calculated in advance is detected by the photoelectric conversion unit 28, and learned by, for example, a neurocomputer or the like, and the ROM 26 is learned. By optimizing the data content for the environment such as the object and the illumination and displaying the data on the second spatial light modulator, a highly accurate optical color information processing apparatus can be provided.
発明の効果 以上のように、本発明においては結像レンズから入力
した画像を、色分解手段により分解する、すなわち入力
画像から抽出した色情報に基づく特徴パターンを第１の
空間光変調素子に表示することで入力パターンとし、計
算機ホログラム等の光学的フィルタを第２の空間光変調
素子に表示することで、あるいは第１の空間光変調素子
の表示画像を縮小投影した第３の空間光変調素子を光学
的フィルタとして用いることで、多数の入力パターンに
対して多様な並列光演算処理をリアルタイムで実行しか
つ、その演算結果または、この光学的演算結果をディジ
タル信号処理した結果を第１あるいは、第２の空間光変
調素子に表示することで、異種の並列光演算処理を直列
に実行することが可能となる。または、その入力画像に
対して最適な光学的フィルタを用いた光学的カラー情報
処理装置を提供できる。As described above, in the present invention, the image input from the imaging lens is separated by the color separation means, that is, the characteristic pattern based on the color information extracted from the input image is displayed on the first spatial light modulator. The third spatial light modulation element by displaying an optical filter such as a computer generated hologram on the second spatial light modulation element, or by reducing and projecting the display image of the first spatial light modulation element. Is used as an optical filter to execute various parallel optical operation processes in real time on a large number of input patterns, and to apply the operation result or the result of digital signal processing of this optical operation result to the first or By displaying the information on the second spatial light modulation element, it becomes possible to execute different types of parallel optical arithmetic processing in series. Alternatively, it is possible to provide an optical color information processing apparatus using an optimal optical filter for the input image.
第１図は本発明の第１の実施例の光学的カラー情報処理
装置の概略図、第２図は対象物体のパターンおよび、そ
れの色情報に基づく色分解パターン図、第３図は本発明
の第２の実施例の光学的カラー情報処理装置の概略図、
第４図は従来例の光学的相関処理装置として用いられる
光学的画像処理装置の構成図、第５図は同装置の光学的
フィルタの作成光学系の構成図である。 20……色分解手段、21……第１の液晶ディスプレイ、22
……半導体レーザ、23……コリメータレンズ、24……第
１のレンズ、25……第２の液晶ディスプレイ、26……リ
ードオンリーメモリ（ROM）、27……第２のレンズ、28
……光電変換手段、29……信号変換手段、30……空間光
変調素子、31……第３のレンズ、32……第１のビームス
プリッタ、33……第２のビームスプリッタ、34……光路
変換ミラー。FIG. 1 is a schematic view of an optical color information processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a pattern of a target object and a color separation pattern based on color information thereof, and FIG. Schematic diagram of an optical color information processing apparatus according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical image processing device used as an optical correlation processing device of a conventional example, and FIG. 5 is a configuration diagram of an optical system for creating an optical filter of the device. 20 color separation means, 21 first liquid crystal display, 22
...... semiconductor laser, 23 ... collimator lens, 24 ... first lens, 25 ... second liquid crystal display, 26 ... read-only memory (ROM), 27 ... second lens, 28
... photoelectric conversion means, 29 ... signal conversion means, 30 ... spatial light modulation element, 31 ... third lens, 32 ... first beam splitter, 33 ... second beam splitter, 34 ... Optical path conversion mirror.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 7/00 G02B 27/46 G03H 1/16 G06E 3/00 G06G 7/19 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G06T 7/00 G02B 27/46 G03H 1/16 G06E 3/00 G06G 7/19 JICST file (JOIS)
Claims (5)
像に分解する色分解手段と、この色分解手段により分解
された画像を表示する第１の空間光変調素子と、この第
１の空間光変調素子を照射する光源と、この第一の空間
光変調素子の置かれた面をその前方の焦点面とする第１
のレンズと、この第１のレンズの後方の焦点面に配置し
た第２の空間光変調素子と、前記第１のレンズの後方の
焦点面をその前方焦点面とする第２のレンズと、この第
２のレンズの後方焦点面に光電変換装置を配置すると共
に、この光電変換装置の出力信号を前記第１あるいは第
２の空間光変調素子に表示信号として入力する信号変換
手段とを備えたことを特徴とする光学的カラー情報処理
装置。1. A color separation means for separating an input image into a plurality of images based on the color information, a first spatial light modulator for displaying an image separated by the color separation means, A light source for irradiating the spatial light modulator, and a first surface having a surface on which the first spatial light modulator is placed as a focal plane in front thereof.
A second spatial light modulator disposed on a focal plane behind the first lens, a second lens having a focal plane behind the first lens as a front focal plane, Signal conversion means for arranging a photoelectric conversion device on a rear focal plane of the second lens and inputting an output signal of the photoelectric conversion device to the first or second spatial light modulation element as a display signal. An optical color information processing apparatus characterized by the above-mentioned.
像に分解する色分解手段と、この色分解手段により分解
された画像を表示する第１の空間光変調素子と、この第
１の空間光変調素子を照射する光源と、この第１の空間
光変調素子の置かれた面をその前方の焦点面とする第１
のレンズと、この第１のレンズの後方の焦点面に配置し
た第３の空間光変調素子と、前記第１のレンズの後方の
焦点面をその前方焦点面とする第２のレンズと、第２の
空間光変調素子の表示画像を前記第３の空間光変調素子
に縮小投影する第３のレンズと、前記第２のレンズの後
方焦点面に光電変換装置を配置すると共に、この光電変
換装置の出力信号を前記第１あるいは第２の空間光変調
素子に表示信号として入力する信号変換手段とを備えた
ことを特徴とする光学的カラー情報処理装置。2. A color separation means for separating an input image into a plurality of images based on the color information, a first spatial light modulator for displaying an image separated by the color separation means, A light source for irradiating the spatial light modulator, and a first light source having a surface on which the first spatial light modulator is placed as a focal plane in front thereof.
A third spatial light modulator disposed on a focal plane behind the first lens, a second lens having a focal plane behind the first lens as its front focal plane, A third lens for reducing and projecting a display image of the second spatial light modulation element onto the third spatial light modulation element; and a photoelectric conversion device disposed on a rear focal plane of the second lens. And a signal converting means for inputting the output signal of (1) to the first or second spatial light modulator as a display signal.
３枚のダイクロックミラーから構成された３色分解プリ
ズムと、前記３枚のダイクロックミラーの出射面に各々
配置されたCCD素子とから構成した事を特徴とする請求
項１または２記載の光学的カラー情報処理装置。3. A three-color separating prism composed of three dichroic mirrors for separating the color into R, G, and B primary colors by a color separating means, and arranged respectively on the emission surfaces of the three dichroic mirrors. 3. An optical color information processing apparatus according to claim 1, wherein said optical color information processing apparatus comprises a CCD element.
ィスプレイで構成したことを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の光学的カラー情報処理装置。4. The optical color information processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second spatial light modulators are constituted by liquid crystal displays.
の透過率を空間的に変調して計算機ホログラムを表示す
ることを特徴とする請求項１または２記載の光学的カラ
ー情報処理装置。5. The optical color according to claim 1, wherein the computer hologram is displayed by spatially modulating the transmittance of each of the picture elements of the first and second spatial light modulators. Information processing device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295894A JP2836136B2 (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Optical color information processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295894A JP2836136B2 (en) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Optical color information processor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03156582A JPH03156582A (en) | 1991-07-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5783786B2 (en) | 2011-04-28 | 2015-09-24 | ニチユ三菱フォークリフト株式会社 | Hybrid industrial vehicle |
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1989
- 1989-11-14 JP JP1295894A patent/JP2836136B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH03156582A (en) | 1991-07-04 |
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