JP3020629B2

JP3020629B2 - パタ−ン識別装置

Info

Publication number: JP3020629B2
Application number: JP3054810A
Authority: JP
Inventors: 竹村安弘
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH04290180A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ニュ−ラルネットワ−
クを用いたパタ−ン識別装置に関し、特に、入力情報の
前処理装置を付加された、ニュ−ラルネットワ−クを用
いたパタ−ン識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、入力画像（即ち被検画像）のパタ
−ンを識別する方法としては、ニュ−ラルネットワ−ク
を用いる方法が良く提案されている。このニュ−ラルネ
ットワ−クを用いる方法では、入力画像のパタ−ンに多
少の欠落や変形等の曖昧さがあっても、それに対応した
記憶画像（参照画像）を連想することができ、文字認識
や音声認識、その他のパタ−ン認識等に有効であると考
えられている。然し乍ら、このニュ−ラルネットワ−ク
においては、その記憶パタ−ンの画素数と、パタ−ン数
に応じて、膨大な数のニュ−ロン（ユニット）が必要で
あり、更に、一般に、ニュ−ロン数の二乗のニュ−ロン
間の配線が必要であるために、大情報量の画像や数多く
の画像を一度に記憶することが困難であるという欠点が
あった。

【０００３】また、被検パタ−ンの大きさの変化や画面
内における回転及び位置の変化があると、正しい識別が
得られなくなるので、回転したパタ−ンや、大きさの異
なるパタ−ンも記憶させておかなければならず、前記の
記憶できるパタ−ン数が少なくならざるを得ないもので
あった。このように、沢山の画像を記憶することは、ニ
ュ−ロン数の増大につながり、その結果として、装置規
模の増大、処理時間の増大、装置コストの増大等の問題
をもたらしていた。

【０００４】更に、入力情報のパタ−ンをそのままニュ
−ラルネットワ−クの入力とすることは、入力情報の特
徴を表わしていない余分な情報までも、ニュ−ラルネッ
トワ−クに入力することになり、必要以上に、ニュ−ラ
ルネットワ−クのニュ−ロン数、結線数を大きくし、し
かも、特徴が不明確であるので、ニュ−ラルネットワ−
クの学習時間をいたずらに、大きくし、最悪の場合に
は、学習が有効に行なわれないという結果となってい
た。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】本発明は、上記の問題点を解決するために
為されたもので、ニュ−ラルネットワ−クによる入力画
像の識別を、高速、且つ、安価な装置で実現できるパタ
−ン識別装置を提供することを目的とする。また、本発
明は、入力画像の回転やシフトが存在するときも、識別
が可能で、しかも、大量の参照画像を記憶することがで
きるパタ−ン識別装置を提供することを目的とする。更
に、本発明は、入力情報の特徴を抽出することにより、
ニュ−ラルネットワ−クでの学習時間が短く、学習が有
効に行なわれる可能性が高いパタ−ン識別装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、成されたもので、少なくとも、
識別したい入力パタ−ンに対応した光量分布パタ−ンを
受光する、光軸位置を中心とするほぼ１８０度或いは３
６０度の中心角を有する扇型の２次元空間内で、これを
等しい中心角の扇型の小領域に分割した空間的小領域群
Ａを持ち、各々の小領域における光量に基づく値を出力
する受光素子群と；各々の出力を並べて出力信号パタ−
ンとする際に、前記の小領域群の中で最も出力の大きい
もの、或いは、最も小さいものに対応した信号の信号パ
タ−ン中の位置が、常にあらかじめ決められた位置とな
り、尚且つ、その前後の順番は、小領域群の２次元空間
内における配置の順番に従うように、シフトさせる信号
列再配置手段と；一つ或いは複数の入力を受容でき、そ
の入力による入力値を演算処理することにより、１つの
出力値を出力する複数の演算単位（以下ユニットと称す
る）と、各々の該ユニットの出力と、他のユニットの入
力或いはその出力を行なったユニット自体の入力とを結
合する結合手段を有し；各々の該結合手段は、これに関
わる出力値を結合する相手の入力値に変換する結合係数
を有するニュ−ラルネットワ−クとを具備し、前記信号
列再配置手段からの出力パタ−ン中の各出力を、各々、
対応する該ニュ−ラルネットワ−クのユニットの入力と
することにより、パタ−ンの識別を行なうパタ−ン識別
装置において：前記ニュ−ラルネットワ−クの結合係数
を、学習する際に、１つの識別分類（以下クラスと称す
る）に属するパタ−ンを、基準の提示位置に対して、前
記小領域の中心角よりも小さい複数の種類の角度だけ光
軸の回りに回転して、提示して、学習を行なうことを特
徴とする前記パタ−ン識別方法を提供する。

【０００７】その受光素子群の出力は、１つの小領域に
対応する出力値に対して、その隣接する小領域の出力値
を加えたものを、出力値として、前記信号列再配置手段
内に入力するものが好適である。

【０００８】本発明者らは、上記の問題を解決するため
に、最低、識別したい入力パタ−ンに対応した光量分布
パタ−ンを受光する、光軸位置を中心とするほぼ１８０
度或いは３６０度の中心角を有する扇型の２次元空間内
で、これを等しい中心角の扇型の小領域に分割した空間
的小領域群Ａを持ち、１８０度の扇型２次元空間内の
場合は、その両端の小領域を隣合う配置の小領域と考え
るものとし、各々の小領域における光量に基づく値を出
力する受光素子と、該各々の出力を並べて出力信号パタ
−ンとする際に、前記の小領域群の中で最も出力の大き
いもの、或いは、最も小さいものに対応した信号の信号
パタ−ン中の位置が、常にあらかじめ決められた位置と
なり、尚且つ、その前後の順番は、小領域群の２次元空
間内における配置の順番に従うように、シフトさせる信
号列再配置手段と、一つ或いは複数の入力を受容でき、
その入力による入力値を演算処理することにより、１つ
の出力値を出力する複数の演算単位（以下ユニットと称
する）と、各々の該ユニットの出力と、他のユニットの
入力、或いはその出力を行なったユニット自体の入力と
を結合する結合手段を有し、各々の該結合手段は、これ
に関わる出力値を結合する相手の入力値に変換する結合
係数を有するニュ−ラルネットワ−クとを具備したパタ
−ン識別装置を提案した（平成３年２月４日出願）。

【０００９】このパタ−ン識別装置の１例の構成を、図
２の模式構成図に示す。そして、図３（ａ）は、ここで
使用する受光素子群の受光領域を示す説明であり、図３
（ｂ）は、ここで使用する光学的自己相関パタ−ン検出
手段の１例の模式構成図である。そして、図４は、この
パタ−ン識別装置における受光素子群からの出力とそれ
に対応する信号列再配置装置からの出力を示す説明図で
ある。即ち、同一入力パタ−ンにおける入力パタ−ンの
回転が無いときと、あるときとの小領域群Ａからの出力
と、それに対応する信号列再配置装置からの出力を示す
ものであり、その（イ）は、小領域群Ａからの出力信号
パタ−ンを示し、その（ロ）は、入力パタ−ンが回転し
たときの小領域群Ａからの出力信号パタ−ンを示し、そ
の（ハ）は、（イ）に示す出力に対応する信号列再配置
装置からの出力信号パタ−ンを示し、その（ニ）は、
（ロ）に示す出力に対応する信号列再配置装置からの出
力信号パタ−ンを示す。

【００１０】図２のパタ−ン識別装置において、提示さ
れた入力パタ−ン９は、自己相関パタ−ン検出装置にお
いて、自己相関パタ−ンに変換され、この中にある図３
（ａ）で示された小領域群Ａ６ａに対応する受光領域を
持つ受光素子群に入射する。この自己相関パタ−ンは、
図３（ａ）の受光領域で、破線で示されている。従っ
て、各受光素子は、各々の小領域６Ａｎに対応し、各小
領域に入射した光量に対応した出力値を出力する。これ
らの出力をその受光素子に配置された順番に並べると、
図４の（イ）に示す信号列ができる。ここで、入力パタ
−ンが、その表示面内において、例えば、９０度回転し
たとすると、受光素子群からの出力信号列は、図４の
（ロ）に示す如く、（イ）の６ａ１の出力は、（ロ）の
６ａ５へ、同様に６ａ１の出力は、６ａ６へ、そして、
６ａ５の出力は６ａ１へ、６ａ６の出力は６ａ２へ各々
シフトする。従って、信号列再配置装置７により、例え
ば、最大の出力を先頭に配置し、その前後の出力は受光
素子の配置の順序に配置し、端部に位置する受光素子の
出力は、もう一方の端部に位置する受光素子の出力と隣
合うように、配置すれば、図４の（ハ）及び（ニ）に示
すように、（イ）に示す出力に対する信号列再配置装置
７からの出力も、（ロ）に示す出力に対する信号列再配
置装置７からの出力も、同等となる。

【００１１】従って、前記のパタ−ン識別装置におい
て、回転不変であり、且つ、受光素子上のパタ−ンが受
光素子の範囲を超えなければ、大きさに対しても不変の
認識を行なうことができる。更に、入力パタ−ンを、フ
−リエ変換や本例のような自己相関等のシフトインバリ
アントな演算を行なって、受光素子に入力すれば、入力
パタ−ンの入力画面内での位置に対して不変の認識を行
なうことができる。尚、図３（ｂ）には、前記の自己相
関演算を光学的に行なう光学系の１例を示す。図３
（ｂ）において、光源１１を出射した光束１２は、ビ−
ムエキスパンダ１３により、光束径を適当な大きさに広
げられ、ビ−ムスプリッタ−１４により、その光路を２
つに分けられる。ビ−ムスプリッタ−１４により反射さ
れた光束１２ａは、ビ−ムスプリッタ−１８で反射さ
れ、空間光変調器１７に入射する。

【００１２】ここで、空間光変調器１７は、液晶パネル
に光導電膜を組合わせた液晶ライトバルブ等が用いられ
る。この空間光変調器１７の書き込み側（即ち液晶ライ
トバルブにおいて、光導電膜が配置されている側）に
は、結像レンズ１６を用いて、入力パタ−ン９が結像す
る。すると、その光量分布に従って、空間光変調器１７
に印加されている局所的電界が変化し、この電界強度分
布に従って、空間光変調器１７の読み出し側（即ち液晶
ライトバルブにおける液晶が配置されている側）の複屈
折或いは旋光能が変化する。この複屈折或いは旋光能の
変化は、入射光の位相の変化として取り出したり、検光
子を用いて入射光の強度の変化として取り出すことがで
きる。従って、空間光変調器１７に入射した光束１２ａ
は、この入力パタ−ン９に対応した位相分布或いは強度
分布を持って反射され、ビ−ムスプリッタ−１８を通っ
てフ−リエ変換レンズ１９を通り、空間光変調器２０の
書き込み側に入射する。

【００１３】この空間光変調器２０は、空間光変調器１
８と同様なもので良いが、この空間光変調器２０の書き
込み面と空間光変調器１７の読み出し面とを、フ−リエ
変換レンズ１９の各々前側焦点面及び後ろ側焦点面に配
置することにより、空間光変調器２０の書き込み面上に
は、入力パタ−ンの光学的フ−リエ変換パタ−ンを得る
ことができる。ここで、ビ−ムスプリッタ−１４を透過
した光束１２ｂは、前反射ミラ−５で反射されて、更
に、ビ−ムスプリッタ−２１で反射し、空間光変調器２
０の読み出し面に入射する。そして、空間光変調器１７
と同様に、空間光変調器２０の読み出し面で反射された
光束１２ｂには、その書き込み面における光量分布に対
応した位相分布或いは強度分布が得られ、更に、光束１
２ｂは、ビ−ムスプリッタ−２１を透過し、フ−リエ変
換レンズ２２を通って、ウェッジ型ディテクタ２３に入
射する。

【００１４】ここで、ウェッジ型ディテクタとは、図３
（ａ）に示すようなウェッジ型の受光領域を有する受光
素子のことを言う。従って、ウェッジ型ディテクタ２３
上では、空間光変調器２０の書き込み面における強度パ
タ−ンのフ−リエ変換パタ−ンが観測されることにな
り、このパタ−ンは、入力パタ−ンに対してその自己相
関パタ−ンとなる。然し乍ら、このようなパタ−ン識別
装置においては、前記の問題点は改善されたが、入力パ
タ−ンが前記扇型の中心角よりも、小さい角度だけ回転
した場合に、出力パタ−ンが僅かの回転にもかかわら
ず、大きく変化する場合があり、入力パタ−ンの回転に
対する不変性を更に向上される必要があった。

【００１５】

【作用】本発明の構成によると、入力パタ−ンの大きさ
が変化しても、それらが各小領域の大きさの範囲内であ
れば、各小領域からの出力は余り変化しないので、入力
パタ−ンの大きさに関して不変の入力情報をニュ−ラル
ネットワ−クに与えることができる。更に、前記の信号
列再配置手段を具備した構成により、前記受光素子上で
の光量分布の変化が、前記小領域の範囲内で小さいとき
は、入力パタ−ンが入力面内で回転しても、受光素子群
からの出力パタ−ンは、その絶対的位置がズレるだけ
で、相対的な出力パタ−ンの起伏の位置関係はほぼ等し
いから、最大出力或いは最小出力の小領域の信号列内の
位置を、信号列再配置手段により固定すると、入力パタ
−ンの面内回転に対して一定な入力信号をニュ−ラルネ
ットワ−クに与えることができる。

【００１６】このとき、前記受光素子上での光量分布の
変化が、前記小領域の範囲内で大きくなってくると、各
小領域の境界が該光量分布パタ−ンのどの部分にあるか
によって、出力パタ−ンの変動が大きくなってくる。こ
のとき、その小領域の中心角よりも小さい角度だけ入力
パタ−ンが回転したときの出力デ−タをそのまま、その
複数の角度について取り、それらのデ−タによりニュ−
ラルネットワ−クを学習させることにより、小さい範囲
での少ない数の回転パタ−ンデ−タを学習させるのみ
で、３６０度全ての回転に対応できる識別を行なうこと
ができる。更に、前記受光素子群の出力について、１つ
の小領域に対応する出力値に対して、決められた１方の
隣接する小領域の出力値を加えたものを出力値として、
前記信号列再配置手段に入力することにより、小領域内
において大きい光量変化がある場合にも、この１部の光
量分布パタ−ンが２つの小領域にまたがったときに、２
つの小領域の出力を加えたものが出力値となるものであ
る。従って、該１部の光量分布パタ−ンが、１つの小領
域内に収まっていたとき、と出力パタ−ンが極端に変化
してしまうことがなくなる。

【００１７】尚、識別したい入力パタ−ンのフ−リエ変
換強度パタ−ンや自己相関パタ−ンは、入力パタ−ンの
提示された位置が変化しても、不変であるので、入力パ
タ−ンに対して、光学的にフ−リエ変換或いは自己相関
演算を行ない、その出力光量を前記受光素子群で受光す
ることにより、回転のみでなく、入力パタ−ンのシフト
に対しても不変な識別を行なうことができ、更に、フ−
リエ変換強度パタ−ン及び自己相関パタ−ンは点対称な
パタ−ンであるので、前記扇型領域は、１８０度で全て
のパタ−ンに匹敵するパタ−ンを入力することができ
る。

【００１８】次に、本発明のパタ−ン識別方法を具体的
に実施例により説明するが、本発明はそれらによって限
定されるものではない。

【００１９】

【実施例１】図１は、本発明のパタ−ン識別方法の１例
に従って、行なう識別処理を説明する説明図である。即
ち、同一の入力パタ−ンのとき、入力パタ−ンの回転が
無いか、或いは、あるとき、小領域群Ａの上の自己相関
パタ−ンと、それに対応する信号列再配列装置から出力
する出力信号パタ−ンの様子を示す説明図である。即
ち、図１（ａ）は、入力パタ−ンの自己相関パタ−ンを
示し、受光領域と入力パタ−ンが回転していないとき
の、自己相関パタ−ンを示す。図１（ｂ）は、受光領域
と入力パタ−ンが、１１度回転したときの自己相関パタ
−ンを示す。図１（ｃ）出力信号パタ−ンは、（ａ）に
示すパタ−ンに対応する信号列再配置装置からの出力を
示す。図１（ｄ）は、（ｂ）に示すパタ−ンに対応する
信号列再配置装置からの出力信号パタ−ンを示す。

【００２０】尚、利用した信号列再配置装置は、従来の
装置と基本的に同様であり、図２に示す装置と同様であ
る。但し、本発明のパタ−ン識別方法においては、その
ニュ−ラルネットワ−クの学習方法に特徴がある。

【００２１】本実施例では、簡単化のために、ウエッジ
型デイテクタの受光素子即ち、図３（ａ）の小領域群Ａ
６ａの小領域の数は、８とする。また、受光素子上に入
力するパタ−ンは、入力パタ−ンの自己相関パタ−ンと
し、これは、図３（ｂ）に示した光学系により、従来例
と同様に得ることができる。ここで、自己相関パタ−ン
を用いているので、小領域群Ａの扇型の中心角は、１８
０度とする。尚、受光領域の分割数や、入力パタ−ンの
フ−リエ変換や自己相関を取るかどうか等は、必要に応
じて自由に選択することができる。本実施例では、小領
域の数を８としたので、その各小領域の扇型の中心角
は、約２２．５度である。そこで、例えば、その中心角
の約半分の１１度だけ、入力パタ−ンが入力面内で回転
したものとする。すると、その自己相関パタ−ンも図１
（ｂ）に示すように小領域群Ａ上で同じ角度だけ回転す
る。このときの信号列再配置手段からの出力を比較する
と、図１（ｃ）と（ｄ）に示すようになり、回転角は小
さいにもかかわらず、信号列再配置手段７からの出力パ
タ−ンは大きく異なっている。

【００２２】尚、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すデ−タ番
号は、図１（ａ）、（ｂ）に示す小領域に対して、小領
域中６ａ６の出力が最も大きいため、これを先頭とし
て、１が６ａ６、２が６ａ７、３が６ａ８、４が６ａ
１、５が６ａ２、・・・に対応している。このように、
入力パタ−ンの回転角度が小さくても、信号列再配置手
段７からの出力は、大きく異なる場合があるので、例え
ば、この小領域の中心角αをｎで割り、α／ｎ度ずつ入
力パタ−ンを回転させて、ｎ回の出力デ−タを取り、そ
の出力デ−タによりその入力パタ−ンを識別するよう
に、ニュ−ラルネットワ−クの学習を行ない、その小領
域の中心角の中で回転が起こっても識別可能なように、
ニュ−ラルネットワ−クを組織化しておけば、小領域１
つ分回転すれば、信号列再配置手段７の働きにより、回
転していないものと、同じ出力を得ることができるの
で、全ての回転角について不変の識別をすることができ
る。尚、このときの学習可能なニュ−ラルネットワ−ク
については、誤差逆伝搬法（ＥｒｒｏｒＢａｃｋＰ
ｒｏｐａｇａｔｉｏｎ法）に基づく階層型ネットワ−ク
や、ボルツマン・マシンが一般的であり、各々の改良型
の学習アルゴリズムがさかんに研究されている。

【００２３】尚、信号列再配置手段７からの出力は、そ
の信号列の最大値により、他の出力値を規格化してか
ら、ニュ−ラルネットワ−クに入力すると、ニュ−ラル
ネットワ−クのユニットのダイナミックレンジを余すこ
となく、使用できるので、有利である。

【００２４】

【実施例２】次に、図５に示すように、小領域群Ａにお
ける各小領域からの出力は示される。小領域群Ａの中の
各小領域６ａｎに対する出力を示す。実施例１におい
て、入力パタ−ンのわずかの回転に対しても、信号列再
配置手段７からの出力が、大きく変化してしまう場合が
あることを述べたが、この大きな変化が極端に大きくな
った場合、ニュ−ラルネットワ−クにおいて、全く異な
るパタ−ンを同一クラスとして、記憶せねばならない。
これは、そのニュ−ラルネットワ−クにおいて、識別す
るクラスをそれだけ増やすことに対応するために、ネッ
トワ−クの負担増となる。

【００２５】このような、僅かの回転による出力の大き
な変動は、小領域群Ａ上におけるパタ−ンの大きな変化
が、各小領域の大きさに比べて、小さい領域内で起こる
場合に発生する。特に、パタ−ン中の最も強度の大きい
領域が、小領域の境界に乗ったときに、その境界を挾む
２つの領域に、この強度が分かれてしまうために、他の
やや強度の低い領域の出力の方が大きくなってしまうよ
うな場合、信号列の先頭の位置が小領域群Ａにおけるパ
タ−ン上で変わってしまうために、信号列再配置手段７
からの出力パタ−ンが全く異なる形となることも有り得
る。このとき、図５に示すように、隣合う小領域の出力
を加えたもの（Ｓ１〜Ｓ８）を、その小領域群からの出
力として、信号列再配置手段７に入力することにより、
常に、パタ−ン中の最も強度の強い領域に対応した出力
が最も大きくなるので、信号列再配置手段での先頭信号
に対応するパタ−ン上の位置（領域）が変わってしまう
ことがなかなり、信号列再配置手段からの出力は、同一
入力パタ−ンについては、回転に対して大きな変化を持
たなくなる。

【００２６】尚、全ての実施例に共通して言えること
は、自己相関パタ−ン検出装置１からの出力を２値化し
てからニュ−ラルネットワ−ク８に入力することによ
り、その学習は、より速やかに集束するので、より高速
な学習を行なうパタ−ン識別方法を得ることができる。
また、信号列再配置手段は、一まとまりの信号列からそ
の最大値或いは最小値を検出して、その値の信号列中の
位置を決まった位置として、その周囲の順番が変わらな
いように並べ変えれば良いので、メモリ−や遅延回路を
用いて、ソフトウェアによっても、或いは、ハ−ドウェ
アによっても装置化することができる。

【００２７】ここで、ウェッジリング・デイテクタ２３
は、各形状の受光領域を有する光電変換素子で、その中
心は、フ−リエ変換光学系の光軸上に設定される。この
ようにして、ウェッジリング・デイテクタ２３上には、
入力パタ−ンの自己相関の二乗に対応した光強度パタ−
ンが得られる。従って、その出力をニュ−ラルネットワ
−ク８の入力とすることにより、識別すべき入力パタ−
ンの識別が可能となる。

【００２８】尚、ここで用いた空間光変調器１７、２０
は、例えば、ネマテイック液晶パネルに光導電層を設け
た構成のものが、Liquid Crystal Light Valve(LCLV)の
名で、米国ヒュ−ズ社より市販されている。また、より
高速の動作及び高い分解能を有するものとして、強誘電
性液晶を用いたデバイスも開発されている。更に、Ｂｉ
₁₂ＳｉＯ₂₀（ＢＳＯ）を用いた透過型の素子も入手可能
である。但し、透過型の素子の場合には、読み出し光束
の入射させる方向が変わるために、光学系の変更が必要
であるが、本質的には反射型の空間光変調器を用いる場
合と同様である。

【００２９】本実施例で用いた光学的自己相関パタ−ン
検出手段は、他の光学的相関演算装置に比較して、次の
点で、本発明のパタ−ン識別装置に適している。即ち、
第１に、比較的解像度の低い空間光変調器が使えるこ
と、これは、実時間動作の空間光変調器は、比較的に低
い解像度であるので、パタ−ン識別装置の実時間動作を
実現する上で、重要な特徴である。第２に、光軸合わせ
が容易であること、従って、組立て、調整が容易にでき
ると同時に、悪環境での使用が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパタ−ン
識別装置により、前記のような効果が得られた。それら
をまとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、第１に、ニュ−ラルネットワ−クによる入力画像の
識別を、高速で処理できる安価な装置で実現するパタ−
ン識別方法を提供することができた。

【００３１】第２に、識別すべき入力画像の回転やシフ
トが存在するときにも、識別が容易に可能で、しかも、
大量の参照画像を記憶することができる光学的パタ−ン
識別装置を提供することができた。

【００３２】第３に、識別すべき入力情報の特徴を抽出
することにより、ニュ−ラルネットワ−クにおける学習
時間が短くでき、学習が有効に行なわれる可能性が高い
パタ−ン識別装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的パタ−ン識別装置で行なわれる
パタ−ン識別での入力パタ−ンに回転があるときと、無
いときの自己相関パタ−ンとそれに対応する信号列再配
置手段からの出力の様子を示す模式構成図である。

【図２】従来のパタ−ン識別手段の一例の構成を示す構
成図である。

【図３】本発明に用いる受光領域を示す説明図とそれを
用いる光学的自己相関パタ−ン検出手段の１例を示す構
成図である。

【図４】本発明に用いる、小領域群からの出力、入力パ
タ−ンが回転したときの同出力、各々に対応する信号列
再配置手段からの出力を示す説明図である。

【図５】本発明で行なわれる、各小領域からの出力を示
す説明図である。

【符号の説明】

１自己相関パタ−ン検出装置６ａ小領域群Ａ６ａｉ、６ｂｉ小領域７信号列再配置装置８ニュ−ラルネットワ−ク９識別すべき入力パタ−ン１１光源１２、１２ａ、１２ｂ光束１７、２０空間光変調器１９、２２フ−リエ変換レンズ２３ウェッジリング・ディテクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 G06F 15/18 G02B 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、識別したい入力パタ−ンに
対応した光量分布パタ−ンを受光する、光軸位置を中心
とするほぼ１８０度或いは３６０度の中心角を有する扇
型の２次元空間内で、これを等しい中心角の扇型の小領
域に分割した空間的小領域群Ａを持ち、各々の小領域に
おける光量に基づく値を出力する受光素子群と；各々の
出力を並べて出力信号パタ−ンとする際に、前記の小領
域群の中で最も出力の大きいもの、或いは、最も小さい
ものに対応した信号の信号パタ−ン中の位置が、常にあ
らかじめ決められた位置となり、尚且つ、その前後の順
番は、小領域群の２次元空間内における配置の順番に従
うように、シフトさせる信号列再配置手段と、一つ或い
は複数の入力を受容でき、その入力による入力値を演算
処理することにより、１つの出力値を出力する複数の演
算単位（以下ユニットと称する）と、各々の該ユニット
の出力と、他のユニットの入力或いはその出力を行なっ
たユニット自体の入力とを結合する結合手段を有し、各
々の該結合手段は、これに関わる出力値を結合する相手
の入力値に変換する結合係数を有するニュ−ラルネット
ワ−クとを具備し、前記信号列再配置手段からの出力パ
タ−ン中の各出力を、各々、対応する該ニュ−ラルネッ
トワ−クのユニットの入力とすることにより、パタ−ン
の識別を行なうパタ−ン識別装置において、前記ニュ−
ラルネットワ−クの結合係数を、学習する際に、１つの
識別分類（以下クラスと称する）に属するパタ−ンを、
基準の提示位置に対して、前記小領域の中心角よりも小
さい複数の種類の角度だけ光軸の回りに回転して、提示
して、学習を行なうことを特徴とする前記パタ−ン識別
方法。
【請求項２】前記受光素子群の出力は、１つの小領域に
対応する出力値に対して、その隣接する小領域の出力値
を加えたものを、出力値として、前記信号列再配置手段
内に入力することを特徴とする請求項１に記載のパタ−
ン識別方法。