JPH03257419A - 光学的情報処理装置 - 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（よ　産業用ロボット等の視覚装置において、人
力画像の空間周波数領域におけるフィルタリン久　特徴
抽出等の画像処凰　あるいは複数の入カバターンから特
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
処理装置に関するものである。

従来の技術 従来の光学的情報処理装置として例えば特願昭６３−２
８７０１６号公報に示されたものがある。

第７図はこの従来の光学的情報処理装置の基本構成を示
したものである。３０１はＴＶカメラ、３０２はＴＶ右
カメラ０１により撮影された画像を表示する第１の液晶
ディスプレイ、　３０３は半導体レーサミ　３０４は半
導体レーザ３０３からの光を平行な光にするコリメータ
レンＸ　３０５は第１のレンズであり、第１の液晶ディ
スプレイ３０２はこの第１のレンズ３０５の光源３０３
側の焦点面（以下、前側焦点面という）に配置されてい
る。３０６は第２の液晶ディスプレイであり、第１のレ
ンズ３０５の光源３０３の反対側の焦点面（以下、後側
焦点面という）に配置されていべ３０７はリードオンリ
ーメモリ　（以下ＲＯＭと称す）であり、第２の液晶デ
ィスプレイ３０６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である。このデータは　複数の標
準パターンに対して第１の液晶ディスプレイ３０２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である。３０８は第２の
レンズであり、その前側焦点面が第２の液晶ディスプレ
イ３０６の位置になるように配置されている。３０９は
第２のレンズ３０８の後側焦点面に配置された光検出器
である。

以上のように構成された従来の光学的情報処理装置の動
作を説明する。

まず、ＴＶ右カメラ０１により被測定物体が撮像される
と、その画像が第１の液晶ディスプレイ３０２上に表示
される。この第１の液晶ディスプレイ３０２はコリメー
タレンズ３０４により平行光化された半導体レーザ３０
３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３０２は第１のレンズ３０５の前側焦
点面に配置されているので、第１のレンズ３０５により
被測定物体像が光学的に変換され　第１のレンズ３０５
の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ３０６上
にフーリエ変換像が形成される。こノトキ、　ＲＯＭ３
０７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３０６の各絵素毎の透過率を空間的に変調
することで、光学的フィルタとして特定の標準パターン
のフーリエ変換像が第２の液晶ディスプレイ３０６上く
　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３０２上に表示された
被測定物体の入力像を第１のレンズ３０５により光学的
に変換したフーリエ変換像と、特定の標準パターンの予
め計算されたフーリエ変換像が第２の液晶ディスプレイ
３０６上で重畳される。

また　この第２の液晶ディスプレイ３０６は第２のレン
ズ３０８の前側焦点面に配置されているので、被測定物
体と特定の標準パターンの２つのフーリエ変換像の光学
的積が第２のレンズ３０８により、光学的にフーリエ変
換される。もし　被測定物体と標準パターンの第２の液
晶ディスプレイ３０６上のフーリエ変換像が一致したと
き、すなわち両者が同一物体の時、第２のレンズ３０８
の後側焦点面に輝点が発生し　光検出器３０９で検出さ
れる。この輝点を検出することで、被測定物体の複数の
標準パターンに対する識別が可能となる この光学的情報処理装置を用いることにより、例えば　
工場のラインなどで流されている被加工物の形状　大き
さを２次元的識別することが可能となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の構成でζよ　カメラと被測定物体の
距離が異なる力＼　あるいは被測定物体が回転移動した
場合に（戴　被測定物体の見た目の太きさや形状が変化
するた人　標準パターンと同じ物体であるにも関わらず
正確なパターンマツチングができないという課題を有し
ていた この課題を解決するため版　例えばり、Ｃａ５ａｓｅｎ
ｔ、Ａｐｐｌ、Ｏｐｔ、２６，９３８（１９８７）に記
載されている光学的情報処理装置の構成で法　標準パタ
ーンと被測定物体のパターンに対し座標変換を行な（＼
　被測定物体の人力像の大きさが変化した場合や回転移
動した場合にも二つのパターンが正しく識別できるよう
にしている。

しかし　前記の座標変換を行なう光学的情報処理装置で
８戴　　写真乾板をフィルターとして使って座標変換を
行なっているた八　複数の座標変換を行なおうとすると
きには座標変換を行なう位相フィルタを逐次入れ換える
必要がある。この入れ換えの阪　精密な位置決め精度が
必要となるため座標変操を行なう位相フィルターを容易
に変更できず、座標変換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う問題を有していた本発明はか
かる点に鑑へ　複数の座標変換を行なう場合にも座標変
換を行なう位相フィルタの表示手段として順次画像を変
換する空間光変調素子を用いることで、　リアルタイム
性およびフレキシビリティを有する座標変換を行なう光
学的情報処理装置を提供する。

課題を解決するための手段 本発明船上　順次画像を表示する第１の空間光変調素子
に隣接して順次画像を変換する第２の空間光変調素子を
設置し　第１の空間光変調素子側から、これら二つの空
間光変調素子を照射するように光源を設置Ｌ　第２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レ
ンズを設置す、レンズの後側の焦点面に光電変換装置を
設置することを特徴とする光学的情報処理装置である。

また　順次画像を表示する第１の空間光変調素子に隣接
して順次画像を変換する第２の空間光変９− １〇− 副素子を設置し　第１の空間光変調素子側からこれら二
つの空間光変調素子を照射するように第１の光源を設置
Ｌ　第２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のレンズを設ζす、第１のレンズの後側
の焦点面に光電変換装置を設置し　この光電変換装置の
出力信号を空間光変調素子の表示信号として入力する信
号変換手段を設（す、信号変換手段からの表示信号を表
示する第３の空間光変調素子を設置し　第３の空間光変
調素子を照射する第２の光源を設ζす、第３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２のレ
ンズと第２のレンズの後側の焦点面に配置した空間フィ
ルターとして作用する第４の空間光変調素子を設置し　
第２のレンズの後側の焦点面をその前側の焦点面とする
第３のレンズを投法　第３のレンズの後側の焦点面に光
検出装置を設置したことを特徴とする光学的情報処理装
置であ４ また　順次画像を表示する第１の空間光変調素子に隣接
して第２の空間光変調素子を設置Ｌ　　第１ １の空間光変調素子側からこれら二つの空間光変調素子
を照射する光源を設（す、第２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のレンズを設置し
　この第１のレンズの後側の焦点面と第１の空間光変調
素子との間に光源からの光を分岐する分岐手段を設（す
、この分岐手段の透過側であり、かつ第１のレンズの後
側の焦点面に第３の空間光変調素子を設置し　分岐手段
の反射側であり、かつ第１のレンズの後側の焦点面に光
電変換装置を設置し　この光電変換装置の出力信号を第
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
手段を投法　第３の空間光変調素子をその前側の焦点面
とする第２のレンズを設置し第２のレンズの後側の焦点
面に配置した光検出装置を設置したことを特徴とする光
学的情報処理装置である。

また　順次画像を表示する第１の空間光変調素子に隣接
して第２の空間光変調素子を設置し　この第２の空間光
変調素子に隣接して第３の空間光変調素子を設置し　第
１の空間光変調素子側から２− これらの空間光変調素子を照射する光源を投法第３の光
変調素子の置かれた面をその前側の焦点面とするレンズ
を設置し　このレンズの後側の焦点面に光電変換装置を
設けたことを特徴とする光学的情報処理装置である。

イ乍用 本発明は以上の構成により、例えばＴＶカメラから人力
した画像を第１の空間光変調素子に表示することで人カ
バターンとし　フーリエ変換光学系座標変換計算機ホロ
グラム等の光学的位相フィルタを第２の空間光変調素子
に表示して、多数の入カバターンに対して多様な光学的
座標変換をリアルタイムで行なうことが可能玄　被測定
物体を正確に識別できる光学的情報処理装置を提供する
。

実施例 第１図は第１の発明の一実施例における光学的情報処理
装置の基本構成を示したものである。

第１図において、　１はズーム比を変えることのできる
ＴＶカメラ、　２はＴＶカメラ１により撮像された画像
を表示する第１の液晶ディスプレイ、３は第１の液晶デ
ィスプレイ２に隣接して配置された第２の液晶ディスプ
レイ、　４は半導体レーザ、５は半導体レーザ４からの
光を平行光化するコリン’−タＬ／　ンズ、６はレンズ
であり、第２の液晶ディスプレイ３はこのレンズ６の光
源側の焦点面（以下、前側焦点面という）に配置されて
いる。７は光電変換装置でありレンズ６のもう一方の焦
点面（以下、後側焦点面という）に配置されてν）る。

８はリードオンリーメモリ　（ＲＯＭ）である。

以上のように構成された光学的情報処理装置の動作を説
明する。

まず、ＴＶカメラ１により被測定物体が撮像されると、
その画像が第１の液晶ディスプレイ２上に表示される。

この第１の液晶ディスプレイ２に半導体レーザ４から発
振されたコヒーレント光が第１のコリメータレンズ５に
より平行光化して照射されも　この時、第２の液晶ディ
スプレイ３にはＲＯＭ８に書き込まれたデータが入力信
号となり、特定の座標変換　例えば対数変換と極座標変
換を合わせた１ｎｒ−〇座標変換を行なう位相フ３− ４ ィルタとしての情報が送られ　各絵素毎の透過率を空間
的に変調することで、フーリエ変換光学系座標変換計算
機ホログラムの形で表示される。　（位相フィルタの位
相情報作成方法は例えばり、Ｃａ５ａｓｅｎｔ、　Ａｐ
ｐｌ、Ｏｐｔ、　２８．９３８（１９８７）に記載され
ている。）従って、第１の液晶ディスプレイ２上に表示
された被測定物体の入力像と、特定の座標変換を行なう
位相情報とが第２の液晶ディスプレイ３上で重畳される
。

さらに　この第２の液晶ディスプレイ３はレンズ６の前
側焦点面に配置されているので、被測定物体の入力像と
座標変換を行なう位相情報との光学的積がレンズ６によ
り光学的にフーリエ変換され　被測定物体像の座標変換
像方丈　光電変換装置７により検出される。

座標変換として１ｎｒ−θ座標変換を用いる理由１ｉＴ
Ｖカメラで被測定物体を撮像する胤　被測定物体とＴＶ
カメラとの距離が変わることによって入力像の大きさが
変化した場合や被測定物体が回転移動した場合にも被測
定物体を異なる物体と認識せずに正確に識別するためで
ある。

第２図（ａ）に示すように長さＸの被測定物体が同図（
ｂ）に示すように見た目の長さが３倍された場合を考え
る。図（ａ）のＸ軸について対数変換すると、図（Ｃ）
の様になる。長さが３倍された図（ｂ）について対数変
換を行なうと図（ｄ）に示すようになり、物体は　図（
Ｃ）と比べてｌｎａだけ平行移動する方丈　その形状、
大きさが変わらないことがわかる。また　第３図（ａ）
に示すように被測定物体がφ回転移動した場合には極座
標変換を用いることにより、同図（ｂ）に示すようにそ
の物体はφだけ平行移動する方丈　形状、大きさは不変
である。第２図及び第３図のどちらの場合も物体の位置
が変換後に平行移動したわけであるバ　フーリエ変換を
用いたパターンマツチングにおいて（上　物体の平行移
動に関して影響を受けないため問題な（− このように対数変換と極座標変換を合わせた１ｎｒ−〇
座標変換をすると、被測定物体の大きさが変化した場合
や回転移動した場合にも標準パ５− ６− ターンとの相関値が変化しないため被測定物体を正確に
識別できる。

以上のようにこの実施例によれＫＴＶＴＶカメラ１像し
た画像を第１の液晶ディスプレイ２に表示すること玄　
人カバターンをリアルタイムで容易に順次置換できる。

さらにＲＯＭ８に予め書き込まれた複数の座標変換を行
なう位相情報を液晶ディスプレイ３に送り、各絵素の透
過率を空間的に変調して、座標変換を行なう位相フィル
タをリアルタイムで容易に置換でき、また入力画像ある
いは座標変換フィルターを置換する際に要求されるμｍ
オーダの精度の位置決めに関しても問題なく行なえるの
でリアルタイム性およびフレキシビリティを有する座標
変換を行なう光学的情報処理装置を提供することができ
る。

第４図は第２の発明の一実施例における光学的情報処理
装置の基本構成を示す。

第４図において、　１はズーム比を変えることのできる
ＴＶカメラ、　１９はＴＶカメラ１を回転させる回転装
置　２はＴＶカメラ１により撮像された画像を表示する
第１の液晶ディスプレイ、　３は第１の液晶ディスプレ
イ２に隣接して配置された第２の液晶ディスプレイ、　
４は第１の半導体レー哄　５は第１の半導体レーザ４か
らの光を平行光化する第１のコリメータレンズ、６は第
１のレンズであり、第２の液晶ディスプレイ３はこの第
１のレンズ６の前側焦点面に配置されている。７は光電
変換装置であり第１のレンズ６の後側焦点面に配置され
ている。　８は第１のリードオンリーメモリ　（ＲＯＭ
）であり、第２の液晶ディスプレイ３０各絵素毎の透過
率に対応する印加電圧データを書き込んである。このデ
ータ法　複数の座標変換に対して第２の液晶ディスプレ
イ３上の各絵素をサンプリング点として予め計算された
フーリエ変換光学系座標変換計算機ホログラムのデータ
である。９は光電変換装置７の出力信号を液晶ディスプ
レイに適した　例えばＮＴＳＣノンインタレース信号に
変換し液晶ディスプレイに入力する信号変換手法　１０
は信号変換手段９からの信号あるいはＴＶカメラ１によ
り撮像された画像を表示７− する第３の液晶ディスプレイ、　１１は第３の液晶ディ
スプレイ１０の入力信号をＴＶ左カメラからの信号と信
号変換手段９からの信号とに切り替える切り替えスイッ
チ、　１２は第２の半導体レー吠１３は第２の半導体レ
ーザ１２からの光を平行光化する第２のコリメータレン
ズ、　１４は第２のレンズであり第３の液晶ディスプレ
イ１０はこの第２のレンズ１４の前側焦点面に配置され
ている。

１５は第４の液晶ディスプレイであり第２のレンズ１４
の後側焦点面に配置されている。　１６は第２のＲＯＭ
であり、複数の標準パターンに対して第４の液晶ディス
プレイ１５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が書き込
まれている。　１７は第３のレンズであり、その前側焦
点面に第４の液晶ディスプレイ１５が配置されている。

　１８は第３のレンズ１７の後側焦点面に配置された光
検出器である。

以上のように構成された光学的情報処理装置の動作を説
明する。

ますミ　ＴＶ左カメラにより被測定物体が撮像されると
、その画像が第１の液晶ディスプレイ２上に表示される
。この第１の液晶ディスプレイ２には半導体レーザ４か
ら発振されたコヒーレント光が第１のコリメータレンズ
５により平行光化して照射される。この時、第２の液晶
ディスプレイ３にはＲＯＭ８に書き込まれたデータが入
力信号となり、特定の座標変換　例えば対数変換と極座
標変換を合わせたＩｎｒ−〇座標変換を行なう位相フィ
ルタとしての情報が送られ　各絵素毎の透過率を空間的
に変調することで、フーリエ変換光学系座標変換計算機
ホログラムの形で表示される。

（位相フィルタの位相情報作成方法は例えばり、　Ｃａ
５ａｓｅｎｔ、　Ａｐｐｌ、　Ｏｐｔ、　２６．９３８
（１９８７）に記載されている。

）従って、第１の液晶ディスプレイ２上に表示された被
測定物体の人力像と、特定の座標変換を行なう位相情報
とが第２の液晶ディスプレイ３上で重畳される。

さらに　この第２の液晶ディスプレイ３はレンズ６の前
側焦点面に配置されているのて　被測定＝１９− ｍｍ− 物体の入力像と座標変換を行なう位相情報との光学的積
がレンズ６により光学的にフーリエ変換され　被測定物
体像の座標変換像方丈　光電変換装置７により検出され
る。予め切り替えスイッチ１１を信号変換手段９からの
信号が第３の液晶ディスプレイ１０の入力信号となるよ
うな状態にしておき、信号変換手段９からの信号を第３
の液晶ディスプレイ１０に表示する。この第３の液晶デ
ィスプレイ１０は第２のコリメータレンズ１３により平
行光化された第２の半導体レーザ１２からのコヒーレン
ト光により照射される。この第３の液晶ディスプレイ１
０は第２のレンズ１４の前側焦点面に配置されているの
で、第２のレンズ１４の後側焦点面すなわち第４の液晶
ディスプレイ１５上に座標変換された被測定物体の第２
のレンズ１４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。このとき、第４の液晶ディスプレイ１５
には第２のＲＯＭ１６に書き込まれたデータが人力信号
となり、光学的フィルタとして特定の標準パターンおよ
びその標準パターンの座標変換されたパターンのフーリ
エ変換像が第４の液晶ディスプレイ１５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３の液晶ディス
プレイ１０上に表示された被測定物体の座標変換像を第
２のレンズ１４により光学的に変換したフーリエ変換像
と、特定の標準パターンの予め計算されたフーリエ変換
像が第４の液晶ディスプレイ１５上で重畳される。

また　この第４の液晶ディスプレイ１５は第３のレンズ
１７の前側焦点面に配置されているのて被、測定物体の
座標変換像と特定の標準パターンの２つのフーリエ変換
像の光学的積が第３のレンズ１７により光学的にフーリ
エ変換される。もし被測定物体の座標変換像と標準パタ
ーンの第４の液晶ディスプレイ１５上のフーリエ変換像
が一致したとき、すなわち両者が同一物体の時、第３の
レンズ１７の後側焦点面に輝点が発生し　光検出器１７
で検出される。

以上のようにこの実施例によれば　ＴＶカメラ２１ ２２− １で撮像した画像を第１の液晶ディスプレイ２に表示す
ることで、人カバターンをリアルタイムで容易に順次置
換できる。

さらに第１のＲＯＭ８に予め書き込まれた複数の座標変
換を行なうための位相情報を第２の液晶ディスプレイ３
上に順次送り、各絵素の透過率を空間的に変調して、逐
次座標変換を行なうことができる。また　入力画像ある
いは座標変換フィルターを置換する際に要求されるμｍ
オーダの位置決め精度に関しても問題なく行なえるので
、リアルタイム性およびフレキシビリティを有する座標
変換を行なう光学的情報処理装置を提供することができ
る。

まｆ：＝Ｉｎｒ−θ座標変換を行ない標準パターンと被
測定物体のパターンマツチングを行なった後置　被測定
物体の回転角度やカメラからの距離のずれを定量的に測
定することもできる。

パターンマツチングを行なった後、今度は対数変換だけ
を用いて、すでに認識した標準パターンと被測定物体と
のパターンマツチングを行う。こ−悠一 のときＴＶカメラ１を回転装置１９によって回転しなが
ら行なうと、回転に従って、被測定物体と標準パターン
との一致の良さを示す相関値が変化する。この相関値が
最大になった位置　すなわち輝点が発生した位置におい
て、被測定物体と標準パターンとのずれの角度がＯとな
る。従って、初期位置と相関値が最大になった位置との
回転角をエンコーダ等で測定することにより被測定物体
の回転角を知ることができる。さらに　この回転角を０
にしておいて、切り替えスイッチ１１をＴＶカメラ１か
らの信号を入力信号とするように切り替えることによっ
て座標変換を行なわないで、認識した標準パターンと被
測定物体とのパターンマツチングをＴＶカメラ１のズー
ム比を変化しながら行なうと、ズーム比に従って相関値
が変化する。

この相関値が最大になった位置において、被測定物体の
入力像□と標準パターンとの大きさが一致する。従って
、初期のズーム比と相関値が最大になったズーム比とか
ぺ　被測定物体の大きさを知ることができる。従って、
被測定物体の回転角およ一冴 び被測定物体までの距離を測定することのできる光学的
情報処理装置を提供できる。

この実施例では第２の液晶ディスプレイ３の各絵素毎の
透過率を空間的に変調してフーリエ変換光学系座標変換
計算機ホログラムを表示することによって、光学的に座
標変換を行なう例を示した方丈　第２の液晶ディスプレ
イ３の各絵素毎の透過率を空間的に変調してフーリエ変
換光学系ハフ変換計算機ホログラムを表示することによ
って、光学的にハフ変換を行ない特徴抽出を光学的に行
える光学的情報処理装置も提供できる。

な叙　この実施例において第１の半導体レーザ４と第２
の半導体レーザ１３の２つの光源を用いて行なった力（
第１のコリメータレンズ５により平行光化された第１の
半導体レーザ４からのコヒーレント光を分岐Ｌ　　第３
の液晶ディスプレイｌＯに照射することで光源を１つに
しても良い。

また　この実施例では第１、′ｓ２、第３及び第４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
を用いた力（これに限ることなく光書き込み型の液晶デ
バイ入　ＢＳＯ等の光学結晶等の空間光変調素子を用い
ても良１．％また　この実施例では第４の液晶ディスプ
レイ１５の各絵素毎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マツチドフィルタを用いた例を示
したバ　第４の液晶ディスプレイ１５の中心部だけを透
過率１として表示することでローパスフィルタとしても
使えることは言うまでもな１＋も 第５図は第３の発明の一実施例における光学的情報処理
装置の基本構成図を示す。

第５図において、　１０１はズーム比を変えることので
きるＴＶカメラ、　１１６はＴＶ左カメラ０１を回転さ
せる回転装置１．０２はＴＶ左カメラ０１により撮像さ
れた画像を表示する第１の液晶ディスプレイ、　１０３
は第１の液晶ディスプレイ１０２に隣接して配置された
第２の液晶ディスプレイ、　１０４は半導体レーサミ　
１０５は半導体レーザ１０４からの光を平行光化するコ
リメータレンズ、　１０６は第１のレンズであり第２の
液晶デ５− 一肪一 イスプレイ１０３はこの第１のレンズ１０６の前側焦点
面に配置されている。　１０７は半導体レーザ１０４か
らの光を分岐するビームスプリッタであり、第１のレン
ズ１０６の後側の焦点面と第１のレンズ１０６との間に
位置し　分岐手段を構成している。　１０８は第３の液
晶ディスプレイであり、第１のレンズ１０６の後倶ＩＬ
　　かっビームスプリッタ１０７の透過側の焦点面に位
置している。

１０９は光電変換装置であり、第１のレンズ１０６の後
（ＩＬ　　かつビームスプリッタ１０７の反射側焦点面
に位置している。　１１０は第１のリードオンリーメモ
リ　（ＲＯＭ）であり、第２の液晶ディスプレイ１０３
の各絵素毎の透過率に対応する印加電圧データを書き込
んである。このデータは複数の座標変換に対して第２の
液晶ディスプレイ１０３上の各絵素をサンプリング点と
して予め計算４れたフーリエ変換光学系座標変換計算機
ホログラムのデータである。　１１１は光電変換装置１
０９の出力信号を液晶ディスプレイに適した　例えばＮ
ＴＳＣノンインタレース信号に変換し液晶２７− デイスプレイ１０２に人力する信号変換手段　１１２は
第１の液晶ディスプレイ１０２の人力信号をＴＶ右カメ
ラ０１からの信号と光電変換装置１０９からの信号とに
切り替える切り替えスイッチ、１１３は第２のＲＯＭで
あり、複数の標準パターンに対して第３の液晶ディスプ
レイ１０８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が書き込
まれている。　１１４は第２のレンズであり、その前側
焦点面に第３の液晶ディスプレイ１０８が配置されてい
る。　１１５は第２のレンズ１１４の後側焦点面に配置
された光検出器である。

以上のように構成された光学的情報処理装置の動作を説
明する。

まず、切り替えスイッチ１１２をＴＶ右カメラ０１から
の信号を第１の液晶ディスプレイに入力されるように設
定すると、ＴＶ右カメラ０１により被測定物体が撮像さ
れ　その画像が第１の液晶ディスプレイ１０２上に表示
される。この第１の液晶ディスプレイ１０２には半導体
レーザ１０４−開− から発振されたコヒーレント光がコリメータレンズ１０
５により平行光化して照射される。この時第２の液晶デ
ィスプレイ１０３に（友　第１のＲＯＭｌｌ０に書き込
まれたデータが入力信号となり、特定の座標変換　例え
ば対数変換と極座標変換を合わせた１ｎｒ−〇座標変換
を行なう位相フィルタとしての情報が送ら株　各絵素毎
の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換光学
系座標変換計算機ホログラムの形で表示される。　（位
相フィルタの位相情報作成方法は例えばり、Ｃａ５ａｓ
ｅｎｔＡｐｐ１．　Ｏｐｔ、２６．９３８（１９８７）
に記載されている。）従って、第１の液晶ディスプレイ
１０２上に表示された被測定物体の入力像と、特定の座
標変換を行なう位相情報とが第２の液晶ディスプレイ１
０３上で重畳される。

さら！へ　この第２の液晶ディスプレイ１０３は第１の
レンズ１０６の前側焦点面に配置されているので、被測
定物体の入力像と座標変換を行なう位相情報の光学的積
が第１のレンズ１０６によりフーリエ変換され　被測定
物体像の座標変換像力（ビームスプリッタ１０７により
分岐させられ　第１のレンズ１０６のビームスプリッタ
１０７の反射側の後側焦点面に配置された光電変換装置
１０９により検出される。切り替えスイッチ１１２を光
電変換装置１０９からの信号を第１の液晶ディスプレイ
１０２に入力されるように切り替え　信号変換手段１０
９により、被測定物体の座標変換像を第１の液晶ディス
プレイ１０２に表示する。

第１の液晶ディスプレイ１０２は半導体レーザ１０４か
らのコヒーレント光により再照射される。

この時第２の液晶ディスプレイ１０３には　全ての絵素
が光るように予めＲＯＭＩ　１０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１０３の全絵
素の透過率が１として表示される。従って、第１の液晶
ディスプレイ１０２上に表示された被測定物体の座標変
換像と、全絵素が光る情報とが第２の液晶ディスプレイ
１０３上で重畳される。また　この第２の液晶ディスプ
レイ１０３は第１のレンズ１０６の前側焦点面に配置さ
れているので、被測定物体の座標変換像と透過−四一 −加− 率１との光学的樵　つまり被測定物体の座標変換像が第
１のレンズ１０６によりフーリエ変換され被測定物体像
の座標変換像のフーリエ変換像方丈ビームスプリッタ１
０７を通過し　第１のレンズ１０６のビームスプリッタ
１０７の透過側の後側焦点面に配置された第３の液晶デ
ィスプレイ１０８上に形成される。

このとき、第３の液晶ディスプレイ１０８に（戴第２の
ＲＯＭＩ　１３に書き込まれたデータが入力信号となり
、光学的フィルタとして特定の標準パターンおよびその
標準パターンの座標変換されたパターンのフーリエ変換
像が第３の液晶ディスプレイ１０８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１０２上に表示された被測定物体の座標変換像を第１
のレンズ１０６により光学的に変換したフーリエ変換像
と、特定の標準パターンの予め計算されたフーリエ変換
像が第３の液晶ディスプレイ１０８上で重畳される。

３１ また　この第３の液晶ディスプレイ１０８は第２のレン
ズ１１４の前側焦点面に配置されているので、被測定物
体の座標変換像と特定の標準パターンの２つのフーリエ
変換像の光学的積が第２のレンズ１１４により光学的に
フーリエ変換される。

もし　被測定物体の座標変換像と標準パターンの第３の
液晶ディスプレイ１０８上のフーリエ変換像が一致した
とき、すなわち両者が同一物体の時、第２のレンズ１１
４の後側焦点面に輝点が発生し光検出器１１５で検出さ
れる。

以上のようにこの実施例によれ１ｉＴＶカメラ１０１で
撮像した画像を第１の液晶ディスプレイ１０２に表示す
ることで、人カバターンをリアルタイムで容易に順次置
換できる。

さらに第１のＲＯＭ１０８に予め書き込まれた複数の座
標変換を行なう位相情報と、第２の液晶ディスプレイ１
０３上に順次送り、各絵素の透過率を空間的に変調して
、逐次電気的表示する座標変換を行なうことができる。

また　入力画像あるいは座標フィルターを置換する際に
要求されるμ−羽− ｍオーダの位置決め精度に関しても問題がなく行なえる
ので、リアルタイム性およびフレキシビリティを有する
座標変換を行なう光学的情報処理装置を提供することが
できる。

この座標変換と、被測定物体の入力像の大きさが変化し
た場合や回転移動した場合にＬ　標準パターンとの相関
値が変化しない座標変換　例えば対数変換と極座標変換
を合わせた１ｎｒ−θ座標変換とすることにより、被測
定物体の大きさが変化した場合や回転移動した場合に収
　被測定物体を正確に識別できる光学的情報処理装置を
提供できる。

ま７．＝ｌｎｒ−〇座標変換を行い標準パターンと被測
定物体のパターンマツチングを行った後＋へ被測定物体
の回転角度やカメラからの距離のずれを定量的に測定す
ることもできる。

パターンマツチング後、今度は対数変換だけを用いて、
認識した標準パターンと被測定物体とのパターンマツチ
ングを行う。　この時、ＴＶ左カメラ０１を回転装置１
１７によって回転しながら行なうと、回転に従って被測
定物体と標準パターンの一致の良さを示す相関値が変化
する。この相関値が最大になった位置　すなわち輝点が
発生した位置において、被測定物体と標準パターンとの
ずれの角度が０となる。従って、初期位置と相関値が最
大になった位置との回転角を例えばエンコーダで測定す
ることにより、被測定物体の回転角を知ることができる
。さら圏　この回転角をＯにしておいて、切り替えスイ
ッチ１１２をＴＶ左カメラ０１からの信号を入力信号と
するように切り替えることによって座標変換を行なわな
いで、認識した標準パターンとパターンマツチングと、
ＴＶ左カメラ０１のズーム比を変化しながら行なうと、
ズーム比に従って相関値が変化する。この相関値が最大
になった位置において、被測定物体の人力像と標準パタ
ーンとの大きさが一致する。従って、初期のズーム比と
相関値が最大になったズーム比とから、被測定物体の大
きさを知ることができる。

従って、被測定物体の回転角および被測定物体までの距
離を測定することのできる光学的情報処理−お− −澗一 装置を提供できる。

また　第２の発明と本発明を比べて、本発明ではかなり
の部品点数を減少することができ、小型で、軽量な光学
的情報処理装置を提供することができる。

この実施例では第２の液晶ディスプレイ１０３の各絵素
毎の透過率を空間的に変調してフーリエ変換光学系座標
変換計算機ホログラムを表示することによって、光学的
に座標変換を行なう例を示しため＜、第２の液晶ディス
プレイ１０３の各絵素毎の透過率を空間的に変調してフ
ーリエ変換光学系ハフ変換計算機ホログラムを表示する
ことにより、光学的にハフ変換を行なうことによって特
徴抽出を光学的に行える光学的情報処理装置も提供でき
る。

な叙　この実施例では第１、第２及び第３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
な　これに眼ることなく光書き込み型の液晶デバイ、Ｌ
ＢＳ○等の光学結晶等の空間光変調素子を用いても良し
も 一部− また　この実施例では第３の液晶ディスプレイ１０８の
各絵素毎の透過率を空間的に変調して計算機ホログラム
を表示するマツチドフィルタを用いた例を示した方丈　
第３の液晶ディスプレイ１０８の中心部だけを透過率１
として表示することでローパスフィルタとしても使える
ことは言うまでもない。

第６図は本発明の第３の実施例における光学的情報処理
装置の基本構成を示す。

第６図において、　２０１はズーム比を変え、ることの
できるＴＶカメラ、　２１１はＴＶ右カメラ０１を回転
させる回転装置である。２０２はＴＶカメラｌにより撮
像された画像を表示する第１の液晶ディスプレイ、　２
０３は第１の液晶ディスプレイ２０２に隣接して配置さ
れた第２の液晶ディスプレイ、　２０４は第１の液晶デ
ィスプレイ２０２に隣接して配置された第３の液晶ディ
スプレイ、２０５は半導体レーサミ　２０６は半導体レ
ーザ２０５からの光を平行光化するコリメータレンズ２
０７はレンズであり第３の液晶ディスプレイ２一部− Ｏ４はこのレンズ２０７の前側焦点面に配置されている
。２０８は光検出器でありレンズ２０７の後側焦点面に
配置されている。２０９は第１のリードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）であり、第２の液晶ディスプレイ２０３の各
絵素毎の透過率に対応する印加電圧データを書き込んで
ある。このブタは複数の座標変換に対して第２の液晶デ
ィスプレイ２０３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光学系座標変換計算機ホログ
ラムのデータである。　２１０は第２のＲＯＭであり、
第３の液晶ディスプレイ２０４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である。このデータ
は複数の標準パターンに対して第３の液晶ディスプレイ
２０４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である。

以上のように構成されたこの実施例の光学的情報処理装
置の動作を説明する。

まず、ＴＶ右カメラ０１により被測定物体が撮像される
と、その画像が第１の液晶ディスプレイ２０２上に表示
される。この第１の液晶ディスプレイ２０２には半導体
レーザ２０５から発振されたコヒーレント光がコリメー
タレンズ２０５により平行光化して照射される。この時
第２の液晶ディスプレイ２０３に（よ　第１のＲＯＭ２
０９に書き込まれたデータが入力信号となり、特定の座
標変換　例えば対数変換と極座標変換を合わせた１ｎｒ
−θ座標変換を行う位相フィルタとしての情報が送られ
　各絵素毎の透過率を空間的に変調することで、フーリ
エ変換光学系座標変換計算機ホログラムの形で表示され
る。　（位相フィルタの位相情報作成方法は例えばり、
Ｃａ５ａｓｅｎｔ、　Ａｐｐｌ、Ｏｐｔ、　２６、９３
８（１９８７）に記載されている。）従って、第１の液
晶ディスプレイ２０２上に表示された被測定物体の入力
像と、特定の座標変換を行なう位相情報とが第２の液晶
ディスプレイ２０３上で重畳される。

第１、第２及び第３の発明と同様圏　第２の液晶ディス
プレイ２０３を前側焦点面とするレンズが置かれたとす
ると、被測定物体の人力像と座標−所− −羽一 変換を行なう位相情報の光学的積がこのレンズにより光
学的にフーリエ変換され　このレンズの後側焦点面に被
測定物体の座標変換像が形成される。

従って、このレンズの前側焦点献　つまり第６図におけ
る第２の液晶ディスプレイ２０３上に法被測定物体の座
標変換像のフーリエ変換像が形成されていることがわか
る。

また　このとき第３の液晶ディスプレイ２０４に（よ　
第２のＲＯＭ２１０に書き込まれたデータが入力信号と
なり、光学的フィルタとして特定の標準パターンおよび
その標準パターンの座標変換されたパターンのフーリエ
変換像が第３の液晶ディスプレイ２０４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２の液晶ディス
プレイ２０３上で光学的積として表示された被測定物体
の座標変換像のフーリエ変換像と、特定の標準パターン
の予め計算されたフーリエ変換像が第３の液晶ディスプ
レイ２０４上で重畳される。また　この第３の液晶ディ
スプレイ２０４はレンズ−艶− ２０７の前側焦点面に配置されているので、被測定物体
の座標変換像と特定の標準パターンの２つのフーリエ変
換像の光学的積がレンズ２０７によりフーリエ変換され
る。もし　被測定物体の座標変換像と標準パターンの第
３の液晶ディスプレイ２０４上のフーリエ変換像が一致
したとき、すなわち両者が同一物体の時、レンズ２０７
の後側焦点面に輝点が発生し　光検出器２０８で検出さ
れる。

以上のようにこの実施例によれ（′Ｌ　第１及び第２の
発明と同様にＴＶ右カメラ０１で撮像した画像を第１の
液晶ディスプレイ２０２に表示することで、入カバター
ンをリアルタイムで容易に変換できる。

さらに第１のＲＯＭ２０９に予め書き込まれた複数の座
標変換を行なう位相情報を第２の液晶ディスプレイ２０
３上に順次送り、各絵素の透過率を空間的に変調して、
逐次座標変換を行なうことができる。また　人力画像あ
るいは座標フィルタを変換する際に要求されるμｍオー
ダの位置決−和一 め精度に関しても問題なく行なえるので、リアルタイム
性およびフレキシビリティを有する座標変換を行なう光
学的情報処理装置を提供することができる。

また　被測定物体の座標変換と、被測定物体の人力像の
Ｉｎｒ−θ座標変換を行い標準パターンと被測定物体の
パターンマツチングを行った後に被測定物体の回転角度
やカメラからの距離のずれを定量的に測定することもで
きる。

パターンマツチングの後、対数変換だけを用いて、すで
に認識した標準パターンと被測定物体と被測定物体との
パターンマツチングを行う。ＴＶ右カメラ０１を回転装
置２１１によって回転しながら行なうと、回転に従って
標準パターンと被測定物体との一致の良さを示す相関値
が変化する。

この相関値が最大になった位置　すなわち輝点が発生し
た位置において、被測定物体と標準パターンとのずれの
角度が０となる。従って、初期位置と相関値が最大にな
った位置との回転角を例えばエンコーダで測定すること
により被測定物体の回転角を知ることができる。さらく
　被測定物体の座標変換を座標変換像が元の被測定物体
の像になるような座標変換を行なった後！！　認識した
標準パターンとパターンマツチングと、ＴＶ右カメラ０
１のズーム比を変化しながら行なうと、ズーム比に従っ
て相関値が変化する。この相関値が最大になった位置に
おいて、被測定物体の入力像と標準パターンとの大きさ
が一致する。従って、初期のズーム比と相関値が最大に
なったズーム比とから、被測定物体の大きさを知ること
ができる。従って、被測定物体の回転角および被測定物
体までの距離を測定することのできる光学的情報処理装
置を提供できる。

また　第２の発明の構成ではレンズの焦点距離の６倍の
光路長が必要であり、また第３の発明ではレンズの焦点
距離の４倍の光路長が必要であったのに対して、本発明
ではレンズの焦点ｆｆｉ離の２倍の光路長だけです収　
装置を大幅に小型化できるだけでなく、部品点数も減少
することができ、小型で、軽量な光学的情報処理装置を
提供するこ４１ ４２− とができる。

この実施例では第２の液晶ディスプレイ２０３の各絵素
毎の透過率を空間的に変調してフーリエ変換光学系座標
変換計算機ホログラムを表示することによって、光学的
に座標変換を行なう例を示したバ　第２の液晶ディスプ
レイ２０３の各絵素毎の透過率を空間的に変調してフー
リエ変換光学系ハフ変換計算機ホログラムを表示するこ
とにより、光学的にハフ変換を行なうことによって特徴
抽出を光学的に行える光学的情報処理装置も提供できる
。

な抵　この実施例では第１、第２及び第３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
方丈　これに限ることなく光書き込み型の液晶デバイ、
Ｌ　　ＢＳＯ等の光学結晶等の空間光変調素子を用いて
も良１．％ また　この実施例では第３の液晶ディスプレイ２０４の
各絵素毎の透過率を空間的に変調して計算機ホログラム
を表示するマツチドフィルタを用いた例を示した力＜、
第３の液晶ディスプレイ２１０の中心部だけを透過率１
として表示することでローパスフィルタとしても使える
ことは言うまでもない。

発明の詳細 な説明したよう艮　本発明では　例えばＴＶカメラから
の人力した画像を第１の空間光変調素子に表示すること
で人カバターンとし　フーリエ変換光学系座標変換計算
機ホログラム等の光学的位相フィルタを第２の空間光変
調素子に表示することで、多数の人カバターンに対して
多様な光学的座標変換をリアルタイムで行なうことが可
能であるたべ　被測定物体の入力像の大きさが変化した
場合や回転移動した場合にも被測定物体を正確に認識で
きる光学的情報処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例における光学的情報処理装
置の基本構成は　第２図は対数座標変換の原理説明医　
第３図は極座標変換の原理説明匝第４図は第２の発明の
光学的情報処理装置の基本構成＠　第５図は第３の発明
の光学的情報処理装−招一 一材一 置の基本構成医　第６図は第４の発明の光学的情報処理
装置の基本構成は　第７図は従来の光学的情報処理装置
の基本構成図である。 １・・・ＴＶカメラ、　２・・・第１の液晶ディスプレ
イ、３・・・第２の液晶ディスプレイ、　４・・・第１
の半導体レーザ、　５・・・第１のコリメータレンズ、
　６・・・第１のレンズ、　７・・・光電変換装置　８
・・・第１のＲＯＭ。 ９・・・信号変換半没　１０・・・第３の液晶ディスプ
レイ、　１１・・・切り替えスイッチ、　１２・・・第
２の半導体レーｆ、　１３・・・第２のコリメータレン
ズ、　１４・・・第２のレンズ、　１５・・・第４の液
晶ディスプレイ、１６・・・第２のＲＯＭ、１７・・・
第３のレンズ、　１８光検出器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）表示画像を順次変換する第１の空間光変調素子と
   、前記第１の空間光変調素子と隣接して置かれ前記第１
   の空間光変調素子に表示された画像を順次座標変換、あ
   るいはハフ変換する第２の空間光変調素子と、前記第１
   の空間光変調素子と前記第２の空間光変調素子を照射す
   る光源と、前記第２の空間光変調素子の置かれた面を前
   記光源側の焦点面とするレンズと、前記レンズの前記焦
   点面と反対側の焦点面に配置された光電変換装置とを備
   えた光学的情報処理装置。
2. （２）表示画像を順次変換する第１の空間光変調素子と
   、前記第１の空間光変調素子と隣接して置かれ前記第１
   の空間光変調素子に表示された画像を順次座標変換、あ
   るいはハフ変換する第２の空間光変調素子と、前記第１
   の空間光変調素子と前記第２の空間光変調素子を照射す
   る第１の光源と、前記第２の空間光変調素子の置かれた
   面を前記光源側の焦点面とする第１のレンズと、前記第
   １のレンズの前記焦点面と反対側の焦点面に配置された
   光電変換装置と、前記光電変換装置の出力信号を空間光
   変調素子の表示信号として入力する信号変換手段と、前
   記信号変換手段からの表示信号を表示する第３の空間光
   変調素子と、前記第３の空間光変調素子を照射する第２
   の光源と、前記第３の空間光変調素子の置かれた面を前
   記第２の光源側の焦点面とする第２のレンズと、前記第
   ２のレンズの前記焦点面と別の焦点面に配置した空間フ
   ィルターとして作用する第４の空間光変調素子と、前記
   第２のレンズの前記光源と反対側の焦点面を前記光源側
   の焦点面とする第３のレンズと、前記第３のレンズの前
   記焦点面と反対側の焦点面に配置した光検出装置とを備
   えた光学的情報処理装置。
3. （３）表示画像を順次変換する第１の空間光変調素子と
   、前記第１の空間光変調素子と隣接して置かれ前記第１
   の空間光変調素子に表示された画像を順次座標変換、あ
   るいはハフ変換する第２の空間光変調素子と、前記第１
   の空間光変調素子と前記第２の空間光変調素子を照射す
   る光源と、前記第２の空間光変調素子の置かれた面を前
   記光源側の焦点面とする第１のレンズと、前記第１のレ
   ンズの前記焦点面と反対側の焦点面と前記第１の空間光
   変調素子との間に位置し前記光源からの光を分岐する分
   岐手段と、前記分岐手段の透過側であり前記第１のレン
   ズの前記光源と反対側の焦点面に配置した空間フィルタ
   ーとして作用する第３の空間光変調素子と、前記分岐手
   段の反射側であり前記第１のレンズの前記光源と反対側
   の焦点面に配置した光電変換装置と、前記光電変換装置
   の出力信号を前記第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、前記第３の空間光変調素子
   を前記光源側の焦点面とする第２のレンズと、前記第２
   のレンズの光源と反対側の焦点面に配置した光検出装置
   を備えた光学的情報処理装置。
4. （４）表示画像を順次変換する第１の空間光変調素子と
   、前記第１の空間光変調素子と隣接して置かれた前記第
   １の空間光変調素子に表示された画像を順次座標変換、
   あるいはハフ変換する第２の空間光変調素子と、前記第
   ２の空間光変調素子と隣接して置かれた空間フィルター
   として作用する第３の空間光変調素子と、前記第１の空
   間光変調素子と前記第２の空間光変調素子と前記第３の
   光変調素子とを照射する光源と、前記第３の空間光変調
   素子の置かれた面を前記光源側の焦点面とするレンズと
   、前記焦点面の反対側の焦点面に光電変換装置を備えた
   光学的情報処理装置。
5. （５）請求項（１）、（２）、（３）叉は（４）におい
   て、空間光変調素子を、液晶ディスプレイで構成したこ
   とを特徴とする光学的情報処理装置。
6. （６）請求項（２）において、第４の空間光変調素子の
   各絵素毎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光学的情報処理装置。
7. （７）請求項（３）叉は（４）において、第３の空間光
   変調素子の各絵素毎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光学的情報処理
   装置。
8. （８）請求項（１）、（２）、（３）叉は（４）におい
   て、第２の空間光変調素子の各絵素毎の透過率を空間的
   に変調してフーリエ変換光学系座標変換計算機ホログラ
   ムを表示することを特徴とする光学的情報処理装置。