JPH02268377A - パターン認識装置 - Google Patents

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］ 本発明はパターン認識装置に関し、特に、アナログ的に
パターンを認識するものである。

［従来の技術］ 非線形振動を行なう非線形振動子を多数結合し、全体の
協調制御によってアナログ的にパターン認識を行なうパ
ターン認識装置、すなわち、ホロビジョンシステムが提
案されている（例えば、特開昭６２−１０３７７３号公
報参照）。

このようなパターン認識装置は、機能ブロックで表示す
ると第２図に示すようになり、パターン前処理部１と、
セルブロック２と、記憶部３と、基準振動子６とで構成
されている。

パターン前処理部１は、入力図形パターン４を２次元ビ
ットパターンに変換するものであり、このパターン前処
理部１はバスラを介してセルブロック２に接続されてい
る。

セルブロック２は多層構造をなしている。第２図のもの
は４層２１〜２４のものである。各セルブロック層２１
〜２４共に、２次元マトリクス状に配置された非線形振
動子２ａから構成されている。なお、パターン前処理部
１による２次元ビットパターンへの変換は、各セルブロ
ック層２１〜２４の非線形振動子２ａの配置に対応する
ようになされる。各非線形振動子２ａは、ビットパター
ンの対応するビットによって励起されるようにバスラを
介してパターン前処理部１に接続されている。

ここで、第３図は、各セルブロック層の非線形振動子の
励振時の振動方向を示し、第４図は各セルブロック層の
非線形振動子の結合関係を示すものである。

第１のセルブロック層２１は、第３図（Ａ）に示すよう
に、２次元ビットパターンの０度（なお、混乱を避ける
ため、線分の角度単位を「度」で示し、位相単位を「°
」で示す）の線分を検出するように各非線形振動子２ａ
の振動方向が定められている。また、第４図（Ａ）に示
すように、この第１のセルブロック層２１の非線形振動
子２１ａａは、周囲の８個の非線形振動子２１ａｂ〜２
１ａｈのうち、０度の方向に隣合う非線形振動子２ｔａ
ｂ及び２１ａｆとの間では励振を強化するように結合さ
れており、９０度の方向に隣合う非線形振動子２１ａｄ
及び２１ａｈとの間では励振を大きく弱めるように結合
されており、４５度及び１３５度の方向に隣合う非線形
振動子２１ａｄ及び２１ａｈとの間では励振を少し弱め
るように結合されている。

第２のセルブロック層２２の各非線形振動子２ａは、第
３図（Ｂ）に示すように、２次元ビットパターンの４５
度の線分を検出できるように４５度の方向に振動方向が
選定されていると共に、第４図（Ｂ）に示すように、４
５度の方向に隣合う非線形振動子とでは励振を強化し、
１３５度の方向に隣合う非線形振動子とでは励振を大き
く弱め合い、０度及び９０度の方向に隣合う非線形振動
子とでは励振を少し弱め合うように結合されている。

第３のセルブロック層２３及び第４のセルブロック層２
４はそれぞれ、詳述は避けるが、第３図（Ｃ）と第４図
（Ｃ）、及び、第３図（Ｄ）と第４図（Ｄ）に示すよう
に、２次元ビットパターンの９０度及び１°３５度の線
分を検出するものである。

セルブロック２の各セルブロック層２１〜２４の非線形
振動子２ａは、バス８を介して基準振動子６に接続され
ており、基準振動子６の振動に対して、セルブロック層
毎に異なる固有の位相で振動する。例えば、第１のセル
ブロック層２１の非線形振動子は基準振動に対して０°
の位相で振動し、第２のセルブロック層２２の非線形振
動子は基準振動に対して９０°の位相で振動し、第３の
セルブロック層２３の非線形振動子は基準振動に対して
１８０°の位相で振動し、第４のセルブロック層２４の
非線形振動子は基準振動に対して２７０°の位相で振動
する。従って、入力ビットパターン中の特定の方向の傾
きの線分は、セルブロック２で特定の振動位相の振動を
引き起こす。

記憶部３は、セルブロック２とバス７を介して結合され
ている。記憶部３は、バス９を介して接続されている基
準振動子６の振動に対して、それぞれ固有の振動位相を
持つ複数の非線形振動子３ａから構成されている。非線
形振動子３ａは、セルブロック２の非線形振動子２ａと
相互に影響し合って励振される。非線形振動子３ａは、
数個ずつのグループが特定のカテゴリー（三角形や四角
形や六角形や線分等）を表現しており、同一のカテゴリ
ーにかかる非線形振動子３ａは互いに励振を強化し合う
ように結合されている。

従って、記憶部３の非線形振動子３ａは、セルブロック
２との相互作用と、記憶部３の中での相互作用とによっ
て、選択的に特定のカテゴリーを表す非線形振動子のみ
が励振する。これによって、入力された図形パターン４
のパターン認識がなされる。

例えば、入力された線図形パターン４が、０度と４５度
と９０度の線分でなる直角二等辺三角形である場合には
、第１のセルブロック層２１、第２のセルブロック層２
２及び第３のセルブロック層２３がそれぞれ励振を強化
し、すなわち、０度と４５度と９０度の線分を検出し、
記憶部３ではこれら励振状態（振動位相を含む）に基づ
いて直角二等辺三角形のカテゴリーを構成する非線形振
動子３ａａ〜３ａｃが励振を強化して活性化し、他方、
他の非線形振動子の振動が非活性化して直角二等辺三角
形であることを認識する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したパターン認識装置（ホロビジョンシステム）は
、それ以前のパターン認識装置における情報処理と原理
を異にするものであり、その原理が非常に新しく、研究
が十分に進んでいるわけでないことから、パターン認識
装置としては不十分な点がある。

すなわち、パターン認識し得る図形が、直角二等辺三角
形や四角形や六角形や線分等の単純な図形に限定される
という問題がある。これは、上述したように、セルブロ
ック２の各セルブロック層２１〜２４で検出できる線分
方向が０度、４５度、９０度及び１３５度であり、認識
し得る図形がこれらの線分の組み合わせの図形に限られ
るためである。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、検
出し得る線分方向の角度分解能を向上させ、より複雑な
パターンの認識を可能とするパターン認識装置を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、入力図
形パターンを２次元ビットパターンに変換するパターン
前処理部と、変換された２次元ビットパターンの対応す
るビットによって層に固有の振動位相で励振されるよう
に、かつ、２次元ビットパターンの所定方向の線分を検
出するように接続された複数の非線形振動子を２次元マ
トリクス状に配置した複数のセルブロック層からなるセ
ルブロックと、セルブロックの非線形振動子に結合され
た複数の非線形振動子から構成され、かつ、セルブロッ
クの励振した非線形振動子によって一部の非線形振動子
が選択的に励振されて入力図形パターンを認識する記憶
部とを備えたパターン認識装置において、セルブロック
層を以下のように構成しな。

すなわち、各セルブロック層を、内部の非線形振動子を
所定方向にのみ相互に励振を強化し合うように接続した
同一構造とし、各セルブロック層をパターン前処理部に
対して相対的に異なる角度で設け、各セルブロック層が
２次元ビットパターンの異なる方向の線分を検出するよ
うにした。

「作用］ パターン前処理部は、入力図形パターンを２次元ビット
パターンに変換してセルブロックに供給する。セルブロ
ックの各セルブロック層の非線形振動子は、２次元ビッ
トパターンの対応するビットによってその層に固有な振
動位相で励振する。

この励振は、２次元ビットパターンの所定方向の線分を
検出したことになる。記憶部では、−セルブロックから
の振動情報に応じた一組の非線形振動子が選択的に励振
し、この励振している一組の非線形振動子が所定のパタ
ーンを表すようになされているので、これによりパター
ン認識がなされる。

ここで、各セルブロック層を２次元ビットパターンの所
定方向の線分を検出する同一構造としているが、各セル
ブロック層をパターン前処理部に対して相対的に異なる
角度に設けているので、２次元ビットパターンの異なる
方向の線分を検出でき、その分、角度分解能が向上し、
複雑な入カバターンの認識も可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。

ここで、第１図はこの実施例のパターン認識装置を示す
機能ブロック図、第５図はセルブロックの各セルブロッ
ク層の非線形振動子の結合関係を示す説明図、第６図は
２次元ビットパターンとセルブロックのあるセルブロッ
ク層との関係を示す説明図、第７図は入カバターンに対
するセルブロックの各セルブロック層の励振状態を示す
説明図である。

第１図において、この実施例のパターン認識装置は、パ
ターン前処理部１１と、セルブロック１２と、記憶部１
３と、基準振動子１４とから構成されている。

パターン前処理部１１は、入力図形パターン１４を２次
元ビットパターンに変換するものであり、このパターン
前処理部１１はバス１５を介してセルブロック１２に接
続されている。

セルブロック１２は、この実施例の場合、フィルタ部３
０とセルブロック本体３１とで構成されている。セルブ
ロック本体３１は多層横道をなしている。各セルブロッ
ク層３１ａ〜３Ｌｎは、２次元ビットパターンの有意な
ビットによって励起される非線形振動子３２を２次元マ
トリクス状に配置しているものであり、各セルブロック
層３１ａ〜３１ｎの非線形振動子３２の結合構造は同一
のものである。但し、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎ
は、パターン前処理部１１、すなわち、２次元ビットパ
ターンに対して所定角度だけ回転しているものである。

例えば、セルブロック層数を２０層とすると、第１のセ
ルブロック層３１ａは２次元ビットパターン面に対して
０度だけ回転しているものであり、第２のセルブロック
層３１ｂは６度だけ回転しているものであり、第３のセ
ルブロック層３１ｃは１２度だけ回転しているものであ
り、以下、同様にして６度ずつ大きく回転しているもの
である。

すなわち、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎは、２次元
ビットパターンの６度ずつ異なる線分を検出しようとす
るものて′ある。

各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの各非線形振動子３２
は、第５図に示すように、他の非線形振動子と結合され
ている。すなわち、第５図に黒丸を付した非線形振動子
３２ａを考えると、この非線形振動子３２ａは、「＋」
符号を付した同一横方向の領域内の他の非線形振動子と
は励振を強化するように結合され、「＋」符号領域の僅
かに外側の「０」符号を付した領域内の他の非線形振動
子とは振動を減衰も強化もしないように結合され、「０
」符号領域の外側の「−」符号の領域内の他の非線形振
動子とは励振を弱め合うように結合されている。従って
、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの非線形振動子は、
第５図における横方向の線分を検出するように結合され
ていることとなる。

なお、このような非線形振動子も、結合本数及び結合の
仕方は、従来と異なるが、従来の非線形振動子と同様な
構成（特開昭６２−１０３７７３号公報参照）で実現す
ることができる。

この実施例の場合、このようなセルブロック本体３１に
対してバス１５を介してパターン前処理部１１が直接接
続されるのではなく、フィルタ部３０を介して接続され
る。

フィルタ部３０は、セルブロック本体３１の各セルブロ
ック層３Ｌａ〜３１ｎに対応したフィルタ３０ａ〜３０
ｎから構成されており、各フィルタ３０ａ〜３０ｎがバ
ス１５を介してパターン前処理部１１に接続されている
。この実施例の場合、各フィルタ３０ａ〜３０ｎはそれ
ぞれ、対応するセルブロック本体３１のセルブロック層
３１ａ〜３Ｌｎと同一構造でなる。すなわち、第５図に
示すように非線形振動子を結合した構造を有する。

従って、各フィルタ３０ａ〜３０ｎは、２次元ビットパ
ターンの対応する方向の線分が通る非線形振動子だけを
振動させる。この励振状態にある非線形振動子の位置情
報がビットパターンとしてセルブロック本体３１の対応
するセルブロック層３１ａ〜３１ｎに与えられる。各セ
ルブロック層３Ｌａ〜３１ｎは、フィルタ３０ａ〜３０
ｎを介してフィルタリングされたビットパターンによっ
て励起される。

なお、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの非線形振動子
は、バス１８を介して基準振動子１６に接続され、各セ
ルブロック層３１ａ〜３１ｎに固有な振動位相で振動す
る。

ここで、パターン前処理部１１による２次元ビットパタ
ーンを各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの非線形振動子
を励起させるものとして直接用いず、フィルタ３０ａ〜
３０ｎを介して接続するようにしたのは、直接接続した
場合には、検出方向の角度分解能を高めているため、す
なわち、検出角度差（例えば、６度）を小さくしている
ため、対象とする線分方向に対して小さい角度の線分に
よっても励起される恐れがあるためである。

例えば、第６図に示すような角度θの方向に伸びる線分
を有する２次元ビットパターン１４ａの場合には、パタ
ーン前処理部１１に対して角度θだけ回転しているセル
ブロック層３１ｉによってその線分が検出される。他方
、図示は省略するが、パターン前処理部１１に対してこ
の角度θとは異なる角度で回転しているセルブロック層
によってはその線分は検出されない。

記憶部１３は、セルブロック１２のセルブロック本体３
１とバス１７を介して結合されている。

記憶部１３は、バス１９を介して接続されている基準振
動子１６の振動に対して、それぞれ固有の振動位相を持
つ複数の非線形振動子１３ａから構成され°（いる。非
線形振動子１３ａは、セルブロック本体３１の非線形振
動子３２と相互に影響し合って励振する。非線形振動子
１３ａは、数個ずつのグループが特定のカテゴリーを表
現しており、同一のカテゴリーにかかる非線形振動子１
３ａは互いに励振を強化し合うように結合されている。

なお、この実施例の場合、セルブロック１２のセルブロ
ック層数が多く、検出できる線分方向も多いので、用意
しておくカテゴリー数も従来に比して多くなっている。

記憶部１３の非線形振動子１３ａは、セルブロック１２
のセルブロック本体３１との相互作用と、記憶部１３の
中での相互作用とによって、選択的に特定のカテゴリー
を表す非線形振動子のみが励振する。これによって、入
力された図形パターン１４のパターン認識がなされる。

従って、上述の実施例によれば、各セルブロック層３１
ａ〜３１ｎを一方向の線分を検出できる同一構造とし、
各セルブロック層３１ａ〜３１ｎをパターン前処理部１
１に対して相対的に異なる角度になるように回転して設
けて、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの検出線分によ
ってパターンを認識するようにしたので、各セルブロッ
ク層３１ａ〜３１ｎの検出方向の差を従来のような４５
度ずつにする必要がなく、小さな角度とすることができ
、角度分解能を高めることができ、パターン認識し得る
図形を多くすることができる。

第７図は、中心を通る６度ずつ異なる３０本の線分でな
る入力ビットパターン１４ｂ（第７図（Ａ））に対する
各セルブロック層の励振状態を示すものである。第７図
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ＞に示すように、パターン前処
理部１１に対して６度、１２度及び１８度回転している
各セルブロック層３１ｂ〜３１ｄ共に、線分を検出して
いる。

なお、線分の長さが励振の強さを表している。なお、中
央部が励振しないのは、第７図（Ａ＞に示すように、中
央部でビットが多くなり、励振の強化だけでなく、励振
の打ち消し作用も働くなめである。

また、上述の実施例によれば、各セルブロック層３１ａ
〜３Ｌｎの構造が同一であるので、各セルブロック層３
１ａ〜３１ｎ毎に非線形振動子３２の結合構成を変える
必要がなく、実際に回路を構成する場合に実現し易いも
のとなる。

なお、上述の実施例においては、フィルタ部３０を設け
たものを示したが、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎの
検出精度が高い場合（例えば、角度分解能が実施例はど
に小さくない場合）には、フィルタ部３０を省略しても
良い。また、フィルタ部３０は、対応するセルブロック
層３１ａ〜３１ｎの検出方向の線分を取出すものであれ
ば良く、各セルブロック層３１ａ〜３１ｎと同一構造の
ものを適用しなくても良い。

上述の実施例においては、各セルブロックＮ３１ａ〜３
１ｎがパターン前処理部１１に対して所定角度だけ回転
しているものを示したが、パターン前処理部１１との角
度は相対的なものであるので、各セルブロック層３１ａ
〜３１ｎを同一角度で用意しておき、パターン前処理部
１１による２次元ビットパターンを各セルブロック層３
１ａ〜３１ｎに対し、異なる角度だけ回転させて与える
ようにしても良い。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、セルブロックの各セル
ブロック層を一方向の線分を検出できる同一構造とし、
各セルブロック層をパターン前処理部に対して相対的に
異なる角度になるように設けて、各セルブロック層の検
出線分によってパターンを認識するようにしなので、各
セルブロック層の検出方向の角度差を従来より小さな角
度とすることができ、角度分解能を高めることができて
パターン認識し得る図形を多くすることができ、複雑な
パターンをも認識することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン認識装置の一実施ρ１を
示すブロック図、第２図は従来装置を示すブロック図、
第３図は従来装置の各セルブロック層の検出方向を示す
説明図、第４図は従来装置の各セルブロック層の非線形
振動子の結合関係を示す説明図、第５図は上記実施例の
各セルブロック層の非線形振動子の結合関係を示す説明
図、第６図は２次元ビットパターンと励振されるセルブ
ロック層との関係を示す説明図、第７図はある２次元ビ
ットパターンに対するセルブロック層の励振状態を示す
説明図である。 １１・・・パターン前処理部、１２・・・セルブロック
、１３・・・記憶部、１６・・・基準振動子、３ｏ・・
・フィルタ部、３１・・・セルブロック本体、３１ａ〜
３１ｎ・・・セルブロック層。 実施例の構成を示す７°−ケ図 第１　図 従来装置の７゛ロアク 第２図 従来のセルフ’Ｏｙり層の結合関係の説明図第４図 実施例のセルフ′ｎフク層の結合を示す説明図第５図 ヒ゛フトへ゛ターンによって励振されるセルフ゛０１り
層の説明図第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力図形パターンを２次元ビットパターンに変換するパ
   ターン前処理部と、 変換された２次元ビットパターンの対応するビットによ
   つて層に固有の振動位相で励振されるように、かつ、２
   次元ビットパターンの所定方向の線分を検出するように
   接続された複数の非線形振動子を２次元マトリクス状に
   配置した複数のセルブロック層からなるセルブロックと
   、 上記セルブロックの非線形振動子に結合された複数の非
   線形振動子から構成され、かつ、上記セルブロックの励
   振した非線形振動子によって一部の非線形振動子が選択
   的に励振されて入力図形パターンを認識する記憶部と を備えたパターン認識装置において、 上記各セルブロック層を、内部の非線形振動子を所定方
   向にのみ相互に励振を強化し合うように接続した同一構
   造とし、上記各セルブロック層を上記パターン前処理部
   に対して相対的に異なる角度で設け、上記各セルブロッ
   ク層が２次元ビットパターンの異なる方向の線分を検出
   するようにしたことを特徴とするパターン認識装置。