JPS6378284A

JPS6378284A - パタ−ン認識方法および装置

Info

Publication number: JPS6378284A
Application number: JP61224010A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Tanno; 直弘丹野; Masatake Takashima; 正武高島; Hirobumi Nakayama; 博文中山
Original assignee: Shaken Co Ltd; Photo Composing Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shaken Co Ltd; Photo Composing Machine Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-09-22
Filing date: 1986-09-22
Publication date: 1988-04-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕本発明は文字・図形等のパターンを光学的に認識する方
法および装置に関するものである。

［従来の技術］既知の参照パターンと未＞Ｊ＋の被探索パターンを光学
的に認識する方法は、従来より種々提案されている。第
２図は参照パターンと被探索パターンの相関をとって認
識するパターン認識装置の一般的な基本構成を示したも
のである。

１は被探索パターン、２はフーリエ変換レンズ、３は参
照パターンのフーリエ変換像を記録したマツチドフィル
タ、４はフーリエ逆変換レンズ、５は光検出器、６はコ
ヒーレントな平行光である。

パターンのｉｈ％識は、被探索パターン１をコヒーレン
トな平行光６で照射し、フーリエ変換レンズ２でフーリ
エ変換を行いマツチドフィルタ３に入用する。被探索パ
ターン１のフーリエ変換像とマツチドフィルタ３に記録
されている参照パターンのフーリエ変換像とを重ね合せ
、二つのフーリエ変換像が重なった時に参照パターンと
被探索パターンの相関像がフーリエ逆変換レンズ４を介
して光検出器５上に生じる。従ってこの相関像の光強度
を光電変換することによって二つのパターンの類似性を
検出することができる。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記のパターン認識方法には以下のような問題
がある。

■、被探索パターン１のフーリエ変換像と、マツチドフ
ィルタ３に記録した参照パターンのフーリエ変換像との
重ね合せは、数ミクロンのレベルの位置精度が要求され
る。

■、多数の参照パターンとの相関処理を行うには、その
たびごとにマツチドフィルタ３を交換する必要があるが
、■で述べたように、非常に高い位置精度が要求される
ため、高速にマツチドフィルタ３を交換することは難し
い。

本発明は以上の点からなしたものであり、高速に多くの
参照パターンとのパターン認識を行うことができるパタ
ーン認識方法および装置を提供することを目的とし、そ
の特徴とするところは、既知の参照パターンと未知の被
探索パターンの相関を取ることによりパターン認識を行
うパターン認識方法において、被探索パターンを保持する被探索パターン記録媒体を透
過または反射した第１の光と、参照パターンを保持する
参照パターン記録媒体の透過または反射した第２の光と
、第３の光を、それぞれフーリエ変換して非線形光学媒
質に入射し、前記第１の光、または第２の光、または第
３の光の位相共役波を発生させ、該位相共役波をフーリ
エ逆変換の後、光検出器に入射し、該光検出器が検出し
た光強度及び位置により参照パターンと被探索パターン
の一致不一致の判断を行うようにしたことと、既知の参照パターンと未知の被探索パターンの相関を取
ることによりパターン認識を行うパターン認識装置にお
いて、参照パターンを保持する参照パターン記録媒体と
、被探索パターンを保持する被探索パターン保持媒体と
、前記参照パターン記録媒体の透過光または反射光をフ
ーリエ変換するフーリエ変換レンズと、前記被探索パタ
ーン記録媒体の透過光または反射光をフーリエ変換する
フーリエ変換レンズと、非線形光学効果を有し、３つの
光の入射により位相共役波を発生する非線形光学媒質と
、光を検出する光検出器とを備えたことである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、非線形光学媒質に２つのポンプ光と１つのプ
ローブ光を入射すると、非線形光学効果によりプローブ
光の位相共役波が発生するという、縮退４光波混合を利
用してパターン認識を行うものである。

［作用コ角周波数が等しい３つの光、叩ら２つのポンプ光と１つ
のプローブ光を非線形光学媒質に入射すると、角周波数
が他の３つの光と同じ、ブ［１−ブ光の位相共役波が発
生することを縮退４光波混合という。

はじめに、この原理について第３図を用いて説明する。

７は非線形光学媒質で例えばＢｉ１２５ｉｔ）　２゜（
以下ＢＳＯと称す）　、　ＢａＴｉ０３等の甲結晶で構
成される。ここではＢＳＯを使用する場合について説明
する。８は絶縁膜、９は透明電極である。

また、必要に応じてＢＳＯ結晶の（１１０）面に電圧Ｖ
ｏを印加する。Ｅ＋　、Ｅ２はポンプ光、Ｅ４はプロー
ブ光、Ｅ３はブ［１−ブ光Ｅ４の位相共役波である。

位相共役波は、非線形光学媒質７に２つのポンプ光Ｅｌ
　、Ｅ２と１つのプローブ光Ｅ４を入）１することで発
生する。そのときの非線形光学媒質７中での位相整合条
件は、ポンプ光Ｅ１．Ｅ２　、プローブ光Ｅ４．位相共
役波Ｅ３の波数ベクトルをそれぞれＩｋｌ　、　Ｉｋ２
　、　Ｉｋ４　、　Ｉｋ３とすると、Ｉｋｌ　＋に２−
　（ｋ４＋に３　）　＝０で与えられる。従って２つの
ポンプ光Ｅｌ　、　Ｅ２を第３図のように互いに逆方向
から入射させてＩｋｌ　−←に２＝０とすれば、任意の
方向から入射させたプローブ光Ｅ４の位相共役波Ｅ３が
１に３＝−Ｉｋ　４の関係を満たす方向、即ちプローブ
光Ｅ４と反対方向に生成される。

上記の位相整合条件を満たすようにポンプ光Ｅｌ　、Ｅ
２　とプローブ光Ｅ４を非線形光学媒質７に入射すると
、ポンプ光Ｅｒ　　（またはＥ２　）とプローブ光Ｅ４
が、非線形光学媒質７内において相互に干渉して生ずる
干渉縞が屈折率の分布として記録される。それが非線形
光学媒質７に入射しているポンプ光Ｅ２　　（またはＥ
ｔ　）を回折し、プローブ光Ｅ４の位相共役波Ｅ３が発
生１Ｊ’る。位相共役波Ｅ３はポンプ光Ｅ１．Ｅ２から
−Ｌネルギーの供給を受け、伝般と共に増幅される。

［実施例］第１図は上述の如き非線形光学媒質を用いたパターン認
識装置の一実施例を示す図である。１０はプローブ光、
１１は被探索パターンを記録した被探索パターン記録媒
体、１２は第１のポンプ光、１３は偏光ビームスプリッ
タ、１４はフーリエ変換レンズ、１５は第２のポンプ光
、１６は参照パターンを記録した参照パターン記録媒体
、１７は偏光ビームスプリッタ、１８はフーリエ変換レ
ンズ、１９は非線形光学媒質７から発生した位相共役波
、２０はハーフミラ−２２１は光検出器である。非線形
光学媒質７は第１図では示していないが、実際には第３
図に示すように絶縁膜８、透明電極９が形成されている
。また木実廠例では、プローブ光１０１ポンプ光１２．
１５は波ｆ４４８８ｎｍのＡ「レー量ｆを用いる。

プローブ光１０は偏光ビームスプリッタ１３を透過して
フーリエ変換レンズ１４に入射ザる。プローブ光１０は
フーリエ変換レンズ１４を通過し、非線形光学媒質７に
入射する。ポンプ光１２は被探索パターン記録媒体１１
を透過することで被探索パターンを形成の後、偏光ビー
ムスプリッタ１３を透過してフーリエ変換レンズ１４に
入用する。

ポンプ光１２はフーリエ変換レンズ１４を透過すること
により、形成された被探索パターンのフーリエ変換像が
非線形光学媒′Ｘ１７に入射する。一方、ポンプ光１５
は参照パターン記録媒体１６を透過することで参照パタ
ーンを形成の後、偏光ビームスブリック１７を透過して
フーリエ変換レンズ１８に入（ト）Ｊる。ポンプ光１５
はフーリエ変換レンズ１８を通過することにより、形成
された参照パターンのフーリエ変換像が非線形光学媒質
７に入射する。

プローブ光１０とポンプ光１２．１５の３つの光は、同
時に非線形光学媒質７に入射する。従って非線形光学媒
質７の３つの光が入０４　Ｌ、ている部分、換言すれば
、参照パターンのフーリエ変換像と被探索パターンのフ
ーリエ変換像とが非線形光学媒質７上で重畳する部分だ
りから、−上述した非線形光学効果により、プローブ光
１０の位相共役波１９が、プローブ光１０の入射方向ど
反対方向へ発生する。この時位相共役波１９は、上ｊホ
したようにポンプ光１２．１５からエネルギーの供給を
受け、増幅される。

該位相共役波１９はフーリエ変換レンズ１４に逆方向か
ら入射することにより、フーリエ逆変換される。そして
偏光ビームスプリッタ１３を通過した後、ハーフミラ−
２０で反射され、光検出器２１に入射する。

光検出器２１に入射した位相共役波１９の光強度、及び
位置を検出すれば、参照パターンが被探索パターンと同
じパターンであるか否かの判定や、両パターンの類似瓜
の判断を行うことができる。

尚、非線形光学媒質７へはポンプ光１２（またはポンプ
光１５）とプローブ光１０によって干渉縞が記録される
ため、ポンプ光１５（またはポンブ光１２）は必ずしも
同時に入射しなくても位相共役波１つが発生する。また
プローブ光１０のみを入（ト）すれば非線形光学媒質７
に記録された干渉縞は消去される。従って、次の参照パ
ターンとのパターン認識処理を行う前に、ポンプ光１２
，１５の入射を中止してプローブ光１０のみを非線形光
学媒質７に入射して、記録されている干渉縞を消去する
。

被探索パターンと一致しないときは、参照パターン記録
媒体１６の参照パターンを別なものに変えて、同様の処
理を行う。従って参照パターン記録媒体１６を液晶のよ
うなもので構成し、予め別のメモリに記憶している参照
パターンデータを呼び出して参照パターン記録媒体１６
に表示して処理を行ったら、次の参照パターンを表示さ
せて処理を行うようにすれば、より高速なパターン認識
処理を行うことができる。

第４図は本発明を応用した手書文字入力装置である。こ
の応用では参照パターン記録媒体１６と被探索パターン
記録媒体１１を液晶で構成している。タブレット２２上
に入力ペン２３で占いた文字を、本体２４の制御部の制
御により、そのまま被探索パターン記録媒体１１に被探
索パターンどして表示する。一方参照パターン記録媒体
１６には文字パターンメモリ２５から文字パターンを送
り参照パターンとして表示する。そしてその両パターン
について上述のようにしてパターン認識を行う。その結
果１．参照パターンが被探索パターンと一致しない場合
は、別の文字パターンを参照パターン記録媒体１６に表
示してパターン認識を行う。この処理を両パターンが一
致するまで行う。

一致したら本体２４の表示部にその文字パターンを表示
する。尚、参照パターン記録媒体１６に複数の文字パタ
ーンを同時に表示して認識処理を行っても良い。被探索
パターンがどの参照パターンと一致するかの判断は、光
検出器２１が検出した複数の光の強度と位置に基づいて
判断することができる。

以上本発明の詳細な説明した。本発明は、被探索パター
ン記録媒体と参照パターン記録媒体の設置位置は、上記
実施例で説明した位置に限定されるものではなく、他の
位置に設置する構成にしても良い。

［発明の効果］以上説明したように、本発明は非線形光学媒質の縮退４
光波混合によりプローブ光の位相共役波を発生させるこ
とにより、パターンＵ　Ｌ”ｔを行うようにしたので、
多数の参照パターンとのパターン認識を次々に行う際、
従来のように高い位置精度が要求されるマツチドフィル
タをその都度交換する必要がないため、連続的に高速な
認識処理が行えるので、例えば手書文字の認識等に有効
である。

更に上）ホしたように、位相共役波はポンプ光からエネ
ルギーの供給を受は増幅されるため、低い入力光強度で
もパターン認識できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は従来例を示
す図、第３図は縮退４光波混合について説明する図、第
４図は本発明の応用例を示１図である。７・・・非線形光学媒質８・・・絶縁膜９・・・透明電極１０・・・プローブ光１１・・・被探索パターン記録媒体１２・・・ポンプ光１３・・・偏光ビームスプリッタ１４・・・フーリエ変換レンズ１５・・・ポンプ光１６・・・参照パターン記録媒体１７・・・偏光ビームスプリッタ１８・・・フーリエ変換レンズ１９・・・位相共役波２０・・・ハーフミラ− ２１・・・光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、既知の参照パターンと未知の被探索パターンの
相関を取ることによりパターン認識を行うパターン認識
方法において、被探索パターンを保持する被探索パターン記録媒体を透
過または反射した第１の光と、参照パターンを保持する
参照パターン記録媒体の透過または反射した第２の光と
、第３の光を、それぞれフーリエ変換して非線形光学媒
質に入射し、前記第１の光、または第２の光、または第
３の光の位相共役波を発生させ、該位相共役波をフーリ
エ逆変換の後、光検出器に入射し、該光検出器が検出し
た光強度及び位置により参照パターンと被探索パターン
の一致不一致の判断を行うことを特徴とするパターン認
識方法。
（２）、既知の参照パターンと未知の被探索パターンの
相関を取ることによりパターン認識を行うパターン認識
装置において、参照パターンを保持する参照パターン記録媒体と、被探索パターンを保持する被探索パターン保持媒体と、前記参照パターン記録媒体の透過光または反射光をフー
リエ変換するフーリエ変換レンズと、前記被探索パター
ン記録媒体の透過光または反射光をフーリエ変換するフ
ーリエ変換レンズと、非線形光学効果を有し、３つの光
の入射により位相共役波を発生する非線形光学媒質と、光を検出する光検出器と、を備えたことを特徴するパターン認識装置。