JPH04340687A - Optical pattern recognition device - Google Patents
Optical pattern recognition deviceInfo
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- JPH04340687A JPH04340687A JP3113342A JP11334291A JPH04340687A JP H04340687 A JPH04340687 A JP H04340687A JP 3113342 A JP3113342 A JP 3113342A JP 11334291 A JP11334291 A JP 11334291A JP H04340687 A JPH04340687 A JP H04340687A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光学的相関によりパタ
ーン認識を行う光学式パターン認識装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pattern recognition device that performs pattern recognition using optical correlation.
【0002】0002
【従来の技術】かかる認識装置では先ずマッチト・フィ
ルタが作成される。図7はマッチト・フィルタ作成装置
の構成図である。レーザ発振器1から出力されたレーザ
光はビームスプリッタ2により2方向に分岐され、その
一方のレーザ光が各ミラー3、4で反射し、拡大コリメ
ータ系5によりビーム径が拡大されて参照光として乾板
6に所定の角度で照射される。これとともに分岐された
他方のレーザ光は拡大コリメータ系7によりビーム径が
拡大され、基準パターンマスク8を通してフーリエ変換
レンズ9によりフーリエ変換されて乾板6に照射される
。これにより、乾板6上には基準パターンのフーリエス
ペクトルが生じて乾板6に書き込まれる。そして、乾板
6に対する参照光の入射角を変更することにより複数の
基準パターンが乾板6に書き込まれる。この乾板6を現
像処理してマッチト・フィルタとなる。2. Description of the Related Art In such a recognition device, a matched filter is first created. FIG. 7 is a block diagram of a matched filter creation device. The laser beam output from the laser oscillator 1 is split into two directions by the beam splitter 2, and one of the laser beams is reflected by each mirror 3 and 4, and the beam diameter is expanded by the expanding collimator system 5 and sent to the dry plate as a reference beam. 6 at a predetermined angle. The beam diameter of the other laser beam that is branched at the same time is expanded by an enlarging collimator system 7, passes through a reference pattern mask 8, is Fourier transformed by a Fourier transform lens 9, and is irradiated onto a dry plate 6. As a result, a Fourier spectrum of the reference pattern is generated on the dry plate 6 and written on the dry plate 6. Then, a plurality of reference patterns are written on the dry plate 6 by changing the incident angle of the reference light onto the dry plate 6. This dry plate 6 is developed and becomes a matched filter.
【0003】次にパターン認識は図8に示す構成により
行われる。レーザ発振器1から出力されたレーザ光は拡
大コリメータ系10によりビーム径が拡大されて被認識
パターンマスク11に照射される。この被認識パターン
マスク11を透過したレーザ光はフーリエ変換レンズ1
2によりフーリエ変換されてマッチト・フィルタ6に照
射される。これにより基準パターンと被認識パターンと
の相関塩山が行なわれもし被認識パターンが基準パター
ンと同一であれば参照光の方向に光が回折し、この方向
にカメラ13が配置される。Next, pattern recognition is performed using the configuration shown in FIG. The beam diameter of the laser beam output from the laser oscillator 1 is expanded by the expanding collimator system 10, and the beam diameter is irradiated onto the pattern mask 11 to be recognized. The laser beam transmitted through this recognition pattern mask 11 is transmitted through the Fourier transform lens 1
2 and is then subjected to Fourier transformation and is applied to a matched filter 6. As a result, correlation between the reference pattern and the pattern to be recognized is performed, and if the pattern to be recognized is the same as the reference pattern, the light is diffracted in the direction of the reference light, and the camera 13 is disposed in this direction.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなパターン認識では被認識パターンと基準パターンと
の重心位置がずれていると、被認識パターンを正確に認
識することができない。However, in such pattern recognition, if the centroid positions of the recognized pattern and the reference pattern are shifted, the recognized pattern cannot be accurately recognized.
【0005】そこで本発明は、被認識パターンと基準パ
ターンとの重心位置がずれていても被認識パターンを正
確に認識できる光学式パターン認識装置を提供すること
を目的する。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide an optical pattern recognition apparatus that can accurately recognize a pattern to be recognized even if the center of gravity of the pattern to be recognized and the reference pattern are shifted.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、基準パターン
のパワースペクトルを対数変換した後にフーリエ変換し
て得られた光学フィルタと、被認識パターン光をフーリ
エ変換するフーリエ変換光学系と、このフーリエ変換光
学系のフーリエスペクトルを撮像装置の撮像により得ら
れるパワースペクトルを対数変換しフーリエ変換して光
学フィルタに照射する照射光学系と、この照射光学系の
照射により光学フィルタに生じる基準パターンと被認識
パターンとの光学的な相関信号から被認識パターンを認
識するとともに被認識パターンの基準パターンに対する
大きさのずれを求める認識処理手段とを備えて上記目的
を達成しようとする光学式パターン認識装置である。[Means for Solving the Problems] The present invention provides an optical filter obtained by logarithmically transforming the power spectrum of a reference pattern and then performing Fourier transform, a Fourier transform optical system that performs Fourier transform of pattern light to be recognized, and An irradiation optical system that logarithmically converts and Fourier transforms the power spectrum obtained by imaging the Fourier spectrum of the conversion optical system and irradiates the optical filter, and a reference pattern and a target pattern generated on the optical filter by the irradiation of the irradiation optical system. The present invention is an optical pattern recognition device that attempts to achieve the above-mentioned object by including a recognition processing means that recognizes a recognized pattern from an optical correlation signal with the pattern and determines a size deviation of the recognized pattern with respect to a reference pattern. .
【0007】又、本発明は、基準パターンのパワースペ
クトルを極座標変換しフーリエ変換して得られた光学フ
ィルタと、被認識パターン光をフーリエ変換するフーリ
エ変換光学系と、このフーリエ変換光学系のフーリエス
ペクトルを撮像装置の撮像により得られるパワースペク
トルを極座標変換しフーリエ変換して光学フィルタに照
射する照射光学系と、この照射光学系の照射により光学
フィルタに生じる基準パターンと被認識パターンとの光
学的な相関信号から被認識パターンを認識するとともに
被認識パターンの基準パターンに対する傾き等のずれを
求める認識処理手段とを備えて上記目的を達成しようと
する光学式パターン認識装置である。The present invention also provides an optical filter obtained by polar coordinate transformation and Fourier transformation of the power spectrum of a reference pattern, a Fourier transformation optical system for Fourier transformation of pattern light to be recognized, and a Fourier transformation optical filter of the Fourier transformation optical system. An irradiation optical system that polar coordinates and Fourier transforms the power spectrum obtained by imaging the spectrum with an imaging device and irradiates the optical filter, and an optical system that connects the reference pattern and recognized pattern that are generated on the optical filter by the irradiation of this irradiation optical system. The present invention is an optical pattern recognition apparatus that attempts to achieve the above object by including a recognition processing means that recognizes a recognized pattern from a correlation signal and determines a deviation such as an inclination of the recognized pattern with respect to a reference pattern.
【0008】又、本発明は、基準パターンのパワースペ
クトルを極座標変換して対数変換し、この後にフーリエ
変換して得られた光学フィルタと、被認識パターン光を
フーリエ変換するフーリエ変換光学系と、このフーリエ
変換光学系のフーリエスペクトルを撮像装置の撮像によ
り得られるパワースペクトルを極座標変換し対数変換し
て後にフーリエ変換して光学フィルタに照射する照射光
学系と、この照射光学系の照射により光学フィルタに生
じる基準パターンと被認識パターンとの光学的な相関信
号から被認識パターンを認識するとともに被認識パター
ンの基準パターンに対する傾き等のずれを求める認識処
理手段とを備えて上記目的を達成しようとする光学式パ
ターン認識装置である。The present invention also provides an optical filter obtained by performing polar coordinate transformation and logarithmic transformation of the power spectrum of a reference pattern, followed by Fourier transformation, and a Fourier transformation optical system that Fourier transforms the pattern light to be recognized. An irradiation optical system converts the Fourier spectrum of the Fourier transform optical system into a power spectrum obtained by imaging with an imaging device, performs polar coordinate transformation, logarithm transformation, and then performs Fourier transformation to irradiate the optical filter. The above object is achieved by providing recognition processing means for recognizing the recognized pattern from an optical correlation signal between the reference pattern and the recognized pattern generated in the process, and for determining deviations such as inclination of the recognized pattern with respect to the reference pattern. It is an optical pattern recognition device.
【0009】[0009]
【作用】このような手段を備えたことにより、基準パタ
ーンのパワースペクトルを対数変換した後にフーリエ変
換して得られた光学フィルタを用いる場合、被認識パタ
ーン光をフーリエ変換光学系によりフーリエ変換して得
られるフーリエスペクトルを撮像装置によって撮像する
ことで得られるパワースペクトルを対数変換し照明光学
系によりフーリエ変換して光学フィルタに照射し、この
照射により光学フィルタに生じる基準パターンと被認識
パターンとの光学的な相関信号から認識処理手段により
被認識パターンを認識するとともに被認識パターンの基
準パターンに対する大きさのずれを求める。[Operation] By providing such a means, when using an optical filter obtained by performing Fourier transformation after logarithmically transforming the power spectrum of the reference pattern, the light of the pattern to be recognized can be Fourier transformed by the Fourier transformation optical system. The resulting Fourier spectrum is imaged by an imaging device, the power spectrum is logarithmically converted, Fourier-transformed by an illumination optical system, and irradiated onto an optical filter. This irradiation produces an optical difference between the reference pattern and the recognized pattern on the optical filter. The recognition processing means recognizes the pattern to be recognized from the correlation signal and determines the deviation in size of the pattern to be recognized from the reference pattern.
【0010】又、基準パターンのパワースペクトルを極
座標変換しフーリエ変換して得られた光学フィルタを用
いる場合、被認識パターン光をフーリエ変換したフーリ
エスペクトルを撮像装置によって撮像することで得られ
るパワースペクトルを極座標変換しフーリエ変換して光
学フィルタに照射する。これにより、被認識パターンの
基準パターンに対する傾き等のずれが求められる。[0010] Furthermore, when using an optical filter obtained by polar coordinate transformation and Fourier transformation of the power spectrum of the reference pattern, the power spectrum obtained by imaging the Fourier spectrum obtained by Fourier transformation of the recognized pattern light with an imaging device is used. It undergoes polar coordinate transformation, Fourier transformation, and irradiation to an optical filter. As a result, the deviation, such as the inclination, of the recognized pattern with respect to the reference pattern is determined.
【0011】さらに、基準パターンのパワースペクトル
を極座標変換して対数変換し、この後にフーリエ変換し
て得られた光学フィルタを用いる場合、被認識パターン
光のフーリエスペクトルを撮像装置によって撮像するこ
とで得られるパワースペクトルを極座標変換し対数変換
して後にフーリエ変換して光学フィルタに照射する。こ
れにより、被認識パターンの基準パターンに対する傾き
等のずれが求められる。Furthermore, when using an optical filter obtained by subjecting the power spectrum of the reference pattern to polar coordinate transformation and logarithmic transformation, and then Fourier transformation, the power spectrum of the reference pattern can be obtained by imaging the Fourier spectrum of the pattern light with an imaging device. The resulting power spectrum is polar coordinate transformed, logarithmically transformed, and then Fourier transformed and irradiated onto an optical filter. As a result, the deviation, such as the inclination, of the recognized pattern with respect to the reference pattern is determined.
【0012】0012
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】図1は光学式パターン認識装置の構成図で
ある。CCDカメラ20の下方には被認識パターン21
が配置される。このCCDカメラ20の画像出力端子に
はモニタテレビジョン22が接続されている。このモニ
タテレビジョン22の画面前方には空間光変調器23が
配置されている。この空間光変調器23はモニタテレビ
ジョン22に映し出された画像を書き込み、かつレーザ
光の入射により書き込まれた画像が読み出されるものと
なっている。この空間光変調器23の画像出力側には偏
光ビームスプリッタ24を介してフーリエ変換レンズ2
5が配置され、このフーリエ変換レンズ25の焦点位置
にCCDカメラ26が配置されている。FIG. 1 is a block diagram of an optical pattern recognition device. Below the CCD camera 20 is a pattern 21 to be recognized.
is placed. A monitor television 22 is connected to an image output terminal of this CCD camera 20. A spatial light modulator 23 is arranged in front of the screen of this monitor television 22. This spatial light modulator 23 writes the image displayed on the monitor television 22, and reads out the written image by the incidence of laser light. A Fourier transform lens 2 is connected to the image output side of the spatial light modulator 23 via a polarizing beam splitter 24.
5 is arranged, and a CCD camera 26 is arranged at the focal position of this Fourier transform lens 25.
【0014】このCCDカメラ26の画像出力端子は画
像処理装置30に接続されている。この画像処理装置3
0は次の各機能を有している。すなわち、この画像処理
装置30は基準パターンを複数記憶し、この基準パター
ンを液晶表示装置31に送る機能を有している。このよ
うに液晶表示装置31に基準パターンが送られて表示さ
れることにより液晶表示装置31は光学フィルタとして
機能する。ここで、基準パターンの作成について説明す
る。An image output terminal of this CCD camera 26 is connected to an image processing device 30. This image processing device 3
0 has the following functions. That is, the image processing device 30 has a function of storing a plurality of reference patterns and sending the reference patterns to the liquid crystal display device 31. By sending the reference pattern to the liquid crystal display device 31 and displaying it in this manner, the liquid crystal display device 31 functions as an optical filter. Here, creation of the reference pattern will be explained.
【0015】CCDカメラにより基準パターン像g(x
,y)が撮像され、この基準パターン画像が画像処理装
置に送られる。この画像処理装置は基準パターンg(x
,y)を2次元フーリエ変換してその絶対値の2乗、つ
まりパワースペクトル
|F{g(x,y)}|2=G(u,v)を求め、次に
対数変換を行なってG´(u´,v´)を求める。ここ
で、
u´= logu、v´= logv
である。そして、画像処理装置はG´(u´,v´)を
フーリエ変換して
g´(x,y)
を求める。A reference pattern image g(x
, y) are imaged, and this reference pattern image is sent to an image processing device. This image processing device uses a reference pattern g(x
, y) to obtain the square of its absolute value, that is, the power spectrum |F{g(x,y)}|2=G(u,v), and then perform logarithmic transformation to obtain G Find '(u', v'). Here, u'=logu, v'=logv. Then, the image processing device performs Fourier transform on G'(u', v') to obtain g'(x, y).
【0016】このg´(x,y)は振幅項と位相項とを
含んでいる。そこで、g´(x,y)を振幅項の絶対値
により除算して位相項のみとし、この位相項をg´PO
と表す。そして、g´POを次の条件により2値化する
。
g´PO=1 (g´PO≧0)
g´PO=0 (g´PO<0)
しかるに、2値化された情報g´BPO が基準パター
ンとして画像処理装置30に記憶される。[0016] This g'(x, y) includes an amplitude term and a phase term. Therefore, g'(x, y) is divided by the absolute value of the amplitude term to obtain only the phase term, and this phase term is converted to g'PO
It is expressed as Then, g'PO is binarized under the following conditions. g'PO=1 (g'PO≧0) g'PO=0 (g'PO<0) However, the binarized information g'BPO is stored in the image processing device 30 as a reference pattern.
【0017】又、画像処理装置30はCCDカメラ26
により撮像された被認識パターン21のパワースペクト
ルを対数変換してモニタテレビジョン32に送る機能を
有している。このモニタテレビジョン32の画面前方に
は空間光変調器33が配置され、この空間光変調器23
の画像出力側に偏光ビームスプリッタ34を介してフー
リエ変換レンズ35が配置されている。このフーリエ変
換レンズ35の焦点位置に前記液晶表示装置31が配置
されている。この液晶表示装置31を介してフーリエ変
換レンズ35の対向位置には逆フーリエ変換レンズ36
が配置され、さらにCCDカメラ37が配置されている
。The image processing device 30 also includes a CCD camera 26.
It has a function of logarithmically converting the power spectrum of the recognized pattern 21 imaged by and sending it to the monitor television 32. A spatial light modulator 33 is arranged in front of the screen of this monitor television 32, and this spatial light modulator 23
A Fourier transform lens 35 is arranged on the image output side of the image forming apparatus with a polarizing beam splitter 34 interposed therebetween. The liquid crystal display device 31 is placed at the focal point of the Fourier transform lens 35. An inverse Fourier transform lens 36 is provided at a position opposite to the Fourier transform lens 35 via this liquid crystal display device 31.
are arranged, and further a CCD camera 37 is arranged.
【0018】又、レーザ発振器38が設けられ、このレ
ーザ発振器38のレーザ出力光路上に拡大コリメータ系
39が配置されている。そして、拡大コリメータ系39
により拡大された径のレーザ光が偏光ビームスプリッタ
34及び偏光ビームスプリッタ24に伝達されるように
なっている。A laser oscillator 38 is also provided, and an enlarged collimator system 39 is disposed on the laser output optical path of the laser oscillator 38. And the expansion collimator system 39
The laser beam having an expanded diameter is transmitted to the polarizing beam splitter 34 and the polarizing beam splitter 24.
【0019】前記CCDカメラ37の画像出力端子は認
識処理装置40に接続されている。この認識処理装置4
0はCCDカメラ37からの画像信号から回折光の位置
を求め、この位置から被認識パターン21のパターンを
認識し、かつこの画像データをモニタテレビション41
に送る機能を有している。この場合、モニタテレビショ
ン41には被認識パターン21の基準パターンに対する
大きさのずれが位置のずれとして表示される。すなわち
、被認識パターン21が基準パターンに対してx方向に
a倍、y方向にb倍ずれていれば、表示されるxyの対
数座標において( loga、 logb)の位置に回
折光が表示される。次に上記の如く構成された装置の作
用について図面を参照して説明する。The image output terminal of the CCD camera 37 is connected to a recognition processing device 40 . This recognition processing device 4
0 determines the position of the diffracted light from the image signal from the CCD camera 37, recognizes the pattern of the recognized pattern 21 from this position, and displays this image data on the monitor television 41.
It has a function to send to. In this case, the size deviation of the recognized pattern 21 with respect to the reference pattern is displayed on the monitor television 41 as a positional deviation. That is, if the recognized pattern 21 is shifted by a times in the x direction and b times in the y direction with respect to the reference pattern, the diffracted light will be displayed at the position (loga, logb) in the displayed xy logarithmic coordinates. . Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained with reference to the drawings.
【0020】CCDカメラ20は被認識パターン21を
撮像してその画像信号を出力する。この画像信号はモニ
タテレビジョン22に送られ、このモニタテレビジョン
22に被認識パターン21が映し出される。これにより
空間光変調器23にはモニタテレビジョン22に映し出
された被認識パターン21像が書き込まれる。[0020] The CCD camera 20 images the pattern to be recognized 21 and outputs the image signal. This image signal is sent to a monitor television 22, and the recognized pattern 21 is displayed on the monitor television 22. As a result, the image of the recognized pattern 21 displayed on the monitor television 22 is written into the spatial light modulator 23 .
【0021】このとき、レーザ発振器37から出力され
たレーザ光が偏光ビームスプリッタ24を介して空間光
変調器23に入射すると、この空間光変調器23に書き
込まれた被認識パターン像が読み出され、この被認識パ
ターン像が偏光ビームスプリッタ24を透過し、フーリ
エ変換レンズ25によりフーリエ変換されてCCDカメ
ラ26に入射する。このCCDカメラ26はフーリエス
ペクトルを撮像してその画像信号を出力する。そして、
この画像信号は画像処理装置30に送られる。At this time, when the laser beam output from the laser oscillator 37 enters the spatial light modulator 23 via the polarizing beam splitter 24, the recognition pattern image written in the spatial light modulator 23 is read out. This pattern image to be recognized passes through the polarizing beam splitter 24, undergoes Fourier transformation by the Fourier transformation lens 25, and enters the CCD camera 26. This CCD camera 26 images a Fourier spectrum and outputs the image signal. and,
This image signal is sent to the image processing device 30.
【0022】一方、この画像処理装置30は予め記憶さ
れた基準パターンを読出して液晶表示装置31に送る。
これにより、液晶表示装置31は基準パターンのフィル
タとして機能する。On the other hand, the image processing device 30 reads out a pre-stored reference pattern and sends it to the liquid crystal display device 31. Thereby, the liquid crystal display device 31 functions as a filter for the reference pattern.
【0023】この状態に画像処理装置30はCCDカメ
ラ26からの画像信号を受けて画像データとして記憶し
、この画像データつまり被認識パターン21のパワース
ペクトルに対して対数変換を行なってモニタテレビジョ
ン32に送る。このモニタテレビジョン32には対数変
換された画像が映し出され、この画像が空間光変調器3
3に書き込まれる。このとき、レーザ発振器38から出
力されたレーザ光が偏光ビームスプリッタ34を介して
空間光変調器33に入射すると、この空間光変調器33
に書き込まれた画像が読み出され、偏光ビームスプリッ
タ34を透過し、フーリエ変換レンズ35によりフーリ
エ変換されて液晶表示装置31に照射される。In this state, the image processing device 30 receives the image signal from the CCD camera 26, stores it as image data, performs logarithmic transformation on this image data, that is, the power spectrum of the pattern to be recognized 21, and displays it on the monitor television 32. send to A logarithmically converted image is displayed on the monitor television 32, and this image is transmitted to the spatial light modulator 3.
Written in 3. At this time, when the laser beam output from the laser oscillator 38 enters the spatial light modulator 33 via the polarization beam splitter 34, the spatial light modulator 33
The image written on is read out, transmitted through the polarizing beam splitter 34, subjected to Fourier transformation by the Fourier transformation lens 35, and irradiated onto the liquid crystal display device 31.
【0024】この照射により基準パターンと被認識パー
タン21との光学的な相関が得られる。この光学的な相
関はCCDカメラ37により撮像され、その画像信号が
認識処理装置40に送られる。By this irradiation, an optical correlation between the reference pattern and the pattern to be recognized 21 can be obtained. This optical correlation is imaged by the CCD camera 37, and the image signal is sent to the recognition processing device 40.
【0025】この認識処理装置40はCCDカメラ37
からの画像信号から回折光の位置を求め、この位置から
被認識パターン21のパターンを認識し、かつこの画像
データをモニタテレビション41に送る。これにより、
モニタテレビション41には被認識パターン21の基準
パターンに対する大きさのずれが位置のずれとして表示
される。例えば、図2は被認識パターンと基準パターン
との大きさが同一の場合の相関信号を示し、又図3は被
認識パターン21が基準パターンに対してx方向にa倍
、y方向にb倍ずれている場合を示している。すなわち
、xyの対数座標において( loga、 logb)
の位置に回折光が表示される。This recognition processing device 40 is a CCD camera 37.
The position of the diffracted light is determined from the image signal from the image signal, the pattern of the recognized pattern 21 is recognized from this position, and this image data is sent to the monitor television 41. This results in
The size deviation of the recognized pattern 21 with respect to the reference pattern is displayed on the monitor television 41 as a positional deviation. For example, FIG. 2 shows a correlation signal when the sizes of the recognized pattern and the reference pattern are the same, and FIG. 3 shows the correlation signal when the recognized pattern 21 is a times the reference pattern in the x direction and b times in the y direction. Indicates a case where there is a deviation. That is, in xy logarithmic coordinates (loga, logb)
The diffracted light is displayed at the position.
【0026】このように上記第1実施例においては、被
認識パターン光をフーリエ変換してフーリエスペクトル
とし、このフーリエスペクトルをCCDカメラ26によ
って撮像することで得られるパワースペクトルを画像処
理装置30により対数変換してその像を光学フィルタ3
1に照射するので、被認識パターン21の重心位置が基
準パターンに対してずれていても被認識パターン21を
正確に認識できる。又、光学フィルタ31に生じる基準
パターンと被認識パターン21との光学的な相関信号か
ら認識処理装置40により被認識パターン21を認識す
るとともに被認識パターン21の基準パターンに対する
大きさのずれを求めるようにしたので、被認識パターン
21の大きさが基準パターンに対してx方向にa倍、y
方向にb倍されていても被認識パターン21を認識でき
るとともに被認識パターン21の基準パターンに対する
大きさのずれが求められる。さらに、光学的なパターン
認識なので、瞬時にパターン認識ができる。次に本発明
の第2実施例について説明する。なお、図1と同一部分
には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図4
は光学式パターン認識装置の構成図である。As described above, in the first embodiment, the light of the pattern to be recognized is Fourier-transformed into a Fourier spectrum, and the power spectrum obtained by imaging this Fourier spectrum with the CCD camera 26 is converted into a logarithm by the image processing device 30. Convert and send the image to optical filter 3
1, the pattern to be recognized 21 can be accurately recognized even if the center of gravity of the pattern to be recognized 21 is shifted from the reference pattern. Further, the recognition processing device 40 recognizes the recognized pattern 21 from an optical correlation signal between the reference pattern and the recognized pattern 21 generated in the optical filter 31, and determines the size deviation of the recognized pattern 21 with respect to the reference pattern. , the size of the recognized pattern 21 is a times the size of the reference pattern in the x direction, and the size of the recognized pattern 21 is
Even if the pattern is multiplied by b in the direction, the pattern to be recognized 21 can be recognized, and the size deviation of the pattern to be recognized 21 from the reference pattern can be determined. Furthermore, since it is optical pattern recognition, pattern recognition can be done instantly. Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. Figure 4
1 is a configuration diagram of an optical pattern recognition device.
【0027】画像処理装置50は次の各機能を有してい
る。すなわち、この画像処理装置50は基準パターンを
複数記憶し、この基準パターンを液晶表示装置31に送
る機能を有している。このように液晶表示装置31に基
準パターンが送られて表示されることにより光学フィル
タが形成される。ここで、基準パターンの作成について
説明する。The image processing device 50 has the following functions. That is, this image processing device 50 has a function of storing a plurality of reference patterns and sending the reference patterns to the liquid crystal display device 31. An optical filter is formed by sending the reference pattern to the liquid crystal display device 31 and displaying it in this manner. Here, creation of the reference pattern will be explained.
【0028】CCDカメラにより基準パターン像g(x
,y)が撮像され、この基準パターン画像が画像処理装
置に送られる。この画像処理装置は基準パターンg(x
,y)を2次元フーリエ変換してその絶対値の2乗、つ
まりパワースペクトル
|F{g(x,y)}|2=G(u,v)を求める。な
お、Fはフーリエ変換を表す。次に極座標変換、対数変
換を行なってG´(θ,r)を求める。ここで、
r= log(u2+v2)1/2、θ= tan−1
(v/u)である。そして、画像処理装置はG´(θ,
r)をフーリエ変換して
g´(u,v)
を求める。A reference pattern image g(x
, y) are imaged, and this reference pattern image is sent to the image processing device. This image processing device uses a reference pattern g(x
, y) to obtain the square of its absolute value, that is, the power spectrum |F{g(x,y)}|2=G(u,v). Note that F represents Fourier transform. Next, polar coordinate transformation and logarithmic transformation are performed to obtain G'(θ, r). Here, r= log(u2+v2)1/2, θ= tan-1
(v/u). Then, the image processing device G′(θ,
r) is Fourier transformed to find g'(u,v).
【0029】このg´(u,v)は振幅項と位相項とを
含んでいる。そこで、g´(u,v)を振幅項の絶対値
により除算して位相項のみとし、この位相項をg´PO
と表す。そして、g´POを次の条件により2値化する
。
g´PO=1 (g´PO≧0)
g´PO=0 (g´PO<0)
しかるに、2値化された情報g´BPO が基準パター
ンとして画像処理装置50に記憶される。This g'(u,v) includes an amplitude term and a phase term. Therefore, g′(u,v) is divided by the absolute value of the amplitude term to obtain only the phase term, and this phase term is converted into g′PO
It is expressed as Then, g'PO is binarized under the following conditions. g'PO=1 (g'PO≧0) g'PO=0 (g'PO<0) However, the binarized information g'BPO is stored in the image processing device 50 as a reference pattern.
【0030】又、画像処理装置50はCCDカメラ26
により撮像された被認識パターン21のフーリエスペク
トルからパワースペクトルを求め、それを極座標変換し
対数変換してモニタテレビジョン32に送る機能を有し
ている。The image processing device 50 also includes a CCD camera 26.
It has a function of obtaining a power spectrum from the Fourier spectrum of the pattern to be recognized 21 imaged by , converting it into polar coordinates and logarithmically, and sending it to the monitor television 32 .
【0031】又、認識処理装置51はCCDカメラ37
からの画像信号から回折光の位置を求め、この位置から
被認識パターン21のパターンを認識し、かつ回折光の
位置をモニタテレビション41に送る機能を有している
。この場合、モニタテレビション41には被認識パター
ン21の基準パターンに対する相似度及び回転角度が位
置のずれとして表示される。すなわち、被認識パターン
21が基準パターンに対してxy方向にc倍ずれ、かつ
傾きθだけ傾いていれば、(θ,logc)の位置に回
折光が表示される。次に上記の如く構成された装置の作
用について説明する。CCDカメラ20は被認識パター
ン21を撮像すると、その画像信号がモニタテレビジョ
ン22に映し出され、この画像が空間光変調器23に書
き込まれる。The recognition processing device 51 also includes a CCD camera 37.
The position of the diffracted light is determined from the image signal from the image signal, the pattern of the recognized pattern 21 is recognized from this position, and the position of the diffracted light is sent to the monitor television 41. In this case, the similarity and rotation angle of the recognized pattern 21 with respect to the reference pattern are displayed on the monitor television 41 as a positional deviation. That is, if the recognized pattern 21 is shifted by c times in the x and y directions with respect to the reference pattern and is tilted by the inclination θ, the diffracted light will be displayed at the position (θ, logc). Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained. When the CCD camera 20 images the pattern to be recognized 21, the image signal is displayed on the monitor television 22, and this image is written into the spatial light modulator 23.
【0032】このとき、レーザ光が空間光変調器23に
入射すると、この空間光変調器23に書き込まれた被認
識パターン像が読み出され、フーリエ変換レンズ25に
よりフーリエ変換されてCCDカメラ26に入射する。
このCCDカメラ26はフーリエスペクトルを撮像して
その画像信号を出力する。一方、液晶表示装置31は基
準パターンのフィルタとして機能している。At this time, when the laser beam enters the spatial light modulator 23, the pattern image to be recognized written on the spatial light modulator 23 is read out, subjected to Fourier transformation by the Fourier transformation lens 25, and sent to the CCD camera 26. incident. This CCD camera 26 images a Fourier spectrum and outputs the image signal. On the other hand, the liquid crystal display device 31 functions as a filter for the reference pattern.
【0033】この状態に画像処理装置50はCCDカメ
ラ26からの画像信号を受けて被認識パターン21のパ
ワーエスペクトルに対して極座標変換、対数変換を行な
ってモニタテレビジョン32に送る。このモニタテレビ
ジョン32に映し出された画像は空間光変調器33に書
き込まれ、この画像がレーザ光入射により読み出され、
フーリエ変換レンズ35によりフーリエ変換されて液晶
表示装置31に照射される。In this state, the image processing device 50 receives the image signal from the CCD camera 26, performs polar coordinate transformation and logarithmic transformation on the power spectrum of the recognized pattern 21, and sends it to the monitor television 32. The image displayed on the monitor television 32 is written to the spatial light modulator 33, and this image is read out by laser beam incidence.
The light is Fourier transformed by the Fourier transform lens 35 and irradiated onto the liquid crystal display device 31 .
【0034】この照射により基準パターンと被認識パー
タン21との光学的な相関が得られる。この光学的な相
関はCCDカメラ37により撮像され、その画像信号が
認識処理装置51に送られる。By this irradiation, an optical correlation between the reference pattern and the pattern to be recognized 21 can be obtained. This optical correlation is imaged by the CCD camera 37, and the image signal is sent to the recognition processing device 51.
【0035】この認識処理装置51はCCDカメラ37
からの画像信号から回折光の位置を求め、この位置から
被認識パターン21のパターンを認識し、かつこの画像
データをモニタテレビション41に送る。これにより、
モニタテレビション41には被認識パターン21の基準
パターンに対する大きさのずれが位置のずれとして表示
される。例えば、図5は被認識パターンと基準パターン
との大きさが同一でかつ傾きがない場合の相関信号を示
し、又図6は被認識パターン21が基準パターンに対し
てxy方向にc倍ずれ、かつ傾きθを有する場合を示し
ている。This recognition processing device 51 is a CCD camera 37.
The position of the diffracted light is determined from the image signal from the image signal, the pattern of the recognized pattern 21 is recognized from this position, and this image data is sent to the monitor television 41. This results in
The size deviation of the recognized pattern 21 with respect to the reference pattern is displayed on the monitor television 41 as a positional deviation. For example, FIG. 5 shows a correlation signal when the size of the recognized pattern and the reference pattern are the same and there is no inclination, and FIG. In addition, the case where the slope is θ is shown.
【0036】このように上記第2実施例においては、上
記第1実施例と同様に被認識パターン21の重心位置が
基準パターンに対してずれていても被認識パターン21
を正確に認識でき、そのうえ被認識パターン21が基準
パターンに対してxy方向にc倍ずれつまり相似の度合
い及び傾きθを求めることができる。次に本発明の第3
実施例について説明する。As described above, in the second embodiment, even if the center of gravity of the recognized pattern 21 is shifted from the reference pattern, as in the first embodiment, the recognized pattern 21
can be accurately recognized, and in addition, it is possible to determine the deviation of the recognized pattern 21 from the reference pattern by a factor of c in the x and y directions, that is, the degree of similarity and the inclination θ. Next, the third aspect of the present invention
An example will be explained.
【0037】この実施例は基準パターンのパワースペク
トルを極座標変換し、この後にフーリエ変換して得られ
た光学フィルタ31を用いる場合であって、画像処理装
置はCCDカメラ26からの画像信号を受けて被認識パ
ターン光のパワースペクトルを極座標変換してモニタテ
レビジョン32に送る機能を有するものとなる。In this embodiment, the optical filter 31 obtained by polar coordinate transformation of the power spectrum of the reference pattern and then Fourier transformation is used, and the image processing device receives the image signal from the CCD camera 26 It has a function of converting the power spectrum of the pattern light to be recognized into polar coordinates and sending it to the monitor television 32.
【0038】このような構成であれば、上記第1実施例
と同様に被認識パターン21の重心位置が基準パターン
に対してずれていても被認識パターン21を正確に認識
でき、かつ被認識パターン21の基準パターンに対する
傾きθを求めることができることは言うまでもない。With such a configuration, even if the center of gravity of the recognized pattern 21 is shifted from the reference pattern, the recognized pattern 21 can be accurately recognized, as in the first embodiment, and the recognized pattern 21 can be accurately recognized. It goes without saying that the slope θ with respect to the reference pattern No. 21 can be determined.
【0039】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい
。例えば、空間光変調器はMSLMや液晶ライトバルブ
等のコヒーレント像を得るものならよく、又位相共役ミ
ラーとしてはBSOやKTP等の非線形結晶のものなら
よい。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified without changing the gist thereof. For example, the spatial light modulator may be one that obtains a coherent image, such as an MSLM or a liquid crystal light valve, and the phase conjugate mirror may be one that is a nonlinear crystal such as BSO or KTP.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、被
認識パターンと基準パターンとの重心位置がずれていて
も被認識パターンを正確に認識できる光学式パターン認
識装置を提供できる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an optical pattern recognition apparatus that can accurately recognize a pattern to be recognized even if the center of gravity of the pattern to be recognized and the reference pattern are shifted.
【図1】本発明に係わる光学式パターン認識装置の第1
実施例を示す構成図。FIG. 1: A first optical pattern recognition device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example.
【図2】同装置に表示される回折光の位置を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the position of diffracted light displayed on the device.
【図3】同装置に表示される回折光の位置を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the position of diffracted light displayed on the device.
【図4】本発明に係わる光学式パターン認識装置の第2
実施例を示す構成図。FIG. 4: A second optical pattern recognition device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example.
【図5】同装置に表示される回折光の位置を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the position of diffracted light displayed on the device.
【図6】同装置に表示される回折光の位置を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the position of diffracted light displayed on the device.
【図7】従来におけるマッチト・フィルタ作成装置の構
成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional matched filter creation device.
【図8】従来の光学式パターン認識装置の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional optical pattern recognition device.
20,26,37…CCDカメラ、21…被認識パター
ン、22,32,41…モニタテレビジョン、23,3
3…空間光変調器、24,34…偏光ビームスプリッタ
、25,35…フーリエ変換レンズ、30,50…画像
処理装置、31…液晶表示装置、36…逆フーリエ変換
レンズ、38…レーザ発振器、39…拡大コリメータ系
、40…認識処理装置。20, 26, 37... CCD camera, 21... Recognized pattern, 22, 32, 41... Monitor television, 23, 3
3... Spatial light modulator, 24, 34... Polarizing beam splitter, 25, 35... Fourier transform lens, 30, 50... Image processing device, 31... Liquid crystal display device, 36... Inverse Fourier transform lens, 38... Laser oscillator, 39 ...Enlarged collimator system, 40...Recognition processing device.
Claims (3)
数変換した後にフーリエ変換して得られた光学フィルタ
と、被認識パターン光をフーリエ変換するフーリエ変換
光学系と、このフーリエ変換光学系のフーリエスペクト
ルを対数変換しフーリエ変換して前記光学フィルタに照
射する照射光学系と、この照射光学系の照射により前記
光学フィルタに生じる前記基準パターンと前記被認識パ
ターンとの光学的な相関信号から前記被認識パターンを
認識するとともに前記被認識パターンの前記基準パター
ンに対する大きさのずれを求める認識処理手段とを具備
したことを特徴とする光学式パターン認識装置。1. An optical filter obtained by performing Fourier transformation after logarithmically transforming the power spectrum of a reference pattern, a Fourier transformation optical system that Fourier transforms the recognized pattern light, and a Fourier transformation optical system that transforms the Fourier spectrum of this Fourier transformation optical system into a logarithm. An irradiation optical system that performs Fourier transformation and irradiates the optical filter, and an optical correlation signal between the reference pattern and the recognition pattern that is generated on the optical filter by the irradiation of the irradiation optical system, and the recognized pattern is detected. 1. An optical pattern recognition apparatus comprising: recognition processing means for recognizing and determining a size deviation of the recognized pattern with respect to the reference pattern.
座標変換しフーリエ変換して得られた光学フィルタと、
被認識パターン光をフーリエ変換するフーリエ変換光学
系と、このフーリエ変換光学系のフーリエスペクトルを
極座標変換しフーリエ変換して前記光学フィルタに照射
する照射光学系と、この照射光学系の照射により前記光
学フィルタに生じる前記基準パターンと前記被認識パタ
ーンとの光学的な相関信号から前記被認識パターンを認
識するとともに前記被認識パターンの前記基準パターン
に対する傾きを求める認識処理手段とを具備したことを
特徴とする光学式パターン認識装置。2. An optical filter obtained by polar coordinate transformation and Fourier transformation of the power spectrum of a reference pattern;
a Fourier transform optical system that Fourier transforms the pattern light to be recognized; an irradiation optical system that performs polar coordinate transformation and Fourier transform on the Fourier spectrum of the Fourier transform optical system and irradiates the optical filter; The present invention is characterized by comprising recognition processing means for recognizing the to-be-recognized pattern from an optical correlation signal between the reference pattern and the to-be-recognized pattern generated in a filter and determining the inclination of the to-be-recognized pattern with respect to the reference pattern. optical pattern recognition device.
座標変換して対数変換し、この後にフーリエ変換して得
られた光学フィルタと、被認識パターン光をフーリエ変
換するフーリエ変換光学系と、このフーリエ変換光学系
のフーリエスペクトルを極座標変換し対数変換して後に
フーリエ変換して前記光学フィルタに照射する照射光学
系と、この照射光学系の照射により前記光学フィルタに
生じる前記基準パターンと前記被認識パターンとの光学
的な相関信号から前記被認識パターンを認識するととも
に前記被認識パターンの前記基準パターンに対する傾き
等のずれを求める認識処理手段とを具備したことを特徴
とする光学式パターン認識装置。3. An optical filter obtained by subjecting the power spectrum of a reference pattern to polar coordinate transformation and logarithmic transformation, followed by Fourier transformation, a Fourier transformation optical system that Fourier transforms the pattern light to be recognized, and the Fourier transformation optical system. an irradiation optical system that polar coordinates transforms the Fourier spectrum of the system, logarithmically transforms it, and then performs the Fourier transform to irradiate the optical filter; and the reference pattern and the recognized pattern that are generated on the optical filter by the irradiation of the irradiation optical system. An optical pattern recognition apparatus characterized by comprising a recognition processing means for recognizing the recognized pattern from an optical correlation signal and determining a deviation such as an inclination of the recognized pattern with respect to the reference pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113342A JPH04340687A (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Optical pattern recognition device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113342A JPH04340687A (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Optical pattern recognition device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340687A true JPH04340687A (en) | 1992-11-27 |
Family
ID=14609817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3113342A Pending JPH04340687A (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Optical pattern recognition device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340687A (en) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3113342A patent/JPH04340687A/en active Pending
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