JPS62274485A - パタ−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】 ａ、　発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像データから特定のパターンを認識する
パターン認識装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この皿のパターン認識装置として第７図のものがあ
る。図において、（１〕は画像データを格納する記憶装
置、（２）は画像データに対して演算を行う中央処理装
置である。

次に動作について説明する。第８図（ａ）に示すパター
ンを認識する場合には、記憶装置（１）に第８図（ｂ）
に示すテンプレートデータを用意し、記憶装置（１）に
格納された画像データと中央処理装置（２）で照合する
（テンプレートマツチング、田村秀行監修、日本工業技
術センター編、［コンピュータ画像処理入門Ｊ総研出版
、ＰＰ１４８−１５３　　参照）。このとき、パターン
をいくつかの部分パターンに分割、アルイはパターンの
特徴的な部分のみに注目し、それをテンプレート（第８
図（ｃ）、（ｄ）としてテンプレートマツチングを行い
、複雑なパターンや、ノイズの多い画像データの認識を
行う。各部分パターンのテンプレートによるテンプレー
トマツチングの結果の例を第９図に示す。第９図（ａ）
の画像データに対し、第８図（Ｃ）、（ｄ）によるテン
プレートマツチングの結果、それぞれ第９図（ｂ）、（
ｃ）を得る。

ｎ個の部分パターンによりパターンを判定するとし、１
個めの部分パターンの演算結果画像をＰｉ（ｘ、ｙ）、
画素（ｘ、ｙ）に部分パターンｉが存在するときＰｉ（
ｘ、ｙ）　＝　１、そうでなければＰｉ（ｘ、ｙ）＝０
とする。対象パターンの判定は、対象パターンの基準画
素に対する部分パターンの基準画素の座標を（ｘｉ、ｙ
ｉ）として、中央処理袋！（２）でを判定することにな
る。これを全画素で行う。式（１）の加算はｎ回である
から、ｎ＝４で１０００ｘｔＯＯＯ画素の画像の場合演
算回数は４，０００，０００回となり、中央処理装置（
２）が１秒に１，０００，０００回の演算能力をもつと
しても４秒かかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のパターン認識装置は以上のように構成されている
ので、部分パターンの存在を示すデータから対象のパタ
ーンを認識するために、複数の部分パターンのデータを
各画素ごとに中央処理装置で処理しなければならず、時
間がかかるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、短時間で対象パターンの部分パターンの存在
を示す画像データから、対象パターンの存在を判定する
パターン認識装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパターン認識装置は、部分パターンの存
在を示す画像データに対し高速のラスター演算を実行し
、それにより対象のパターンを認識するようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明におけるラスター演算の実行は、高速に部分パ
ターンの画像データに対して演算を行い、演算時間を短
縮する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は画像データと演算結果を記憶する
記憶装置、（２）は中央処理装置、（３）はラスター演
算を行うラスター演算装置である。なお、ラスター演算
とは、ビット単位に指定した記憶領域を他の領域に転送
し、転送先の領域の値と論理演算を行う機能であり、ワ
ークステーションに装備されている（「ワークステーシ
ョンのマルチウィンドウ表示方法を比較する」日経エレ
クトロニクス、１９８５年７月２９日号、患８７４　参
照）。

ラスター演算は、本来ディスプレイ装置のマルチウィン
ドウ表示等を行うための機能である。

ラスター演算においては、転送元のビットを８１転送先
のビットをＤ１論理演算をＦとして、Ｄ−Ｆ（Ｓ、Ｄ）
　　　　　・・・（２）を数Ｍバイト／秒程度で行う（
版材、「高機能ワークステーションのアーキテクチャ」
情報処理、ｖｏｌ、　２５　、　Ｉ’ｈ　２．　ＰＰ　
９８−１０２．１９８４年２月）。この機能を用いてパ
ターン認識を高速に行う。

動作について説明する。第２図に示すフローチャートに
おいて、ステップ（４）は初期設定で、記憶装置（１）
に部分パターンの画像データを記憶し、演算結果データ
を記憶する領域を確保する。また、部分パターンの数ｎ
と判定の際の閾値ｍにより論理演算式を設定する。ステ
ップ（５）は、ラスター演算を設定する。すなわち、演
算を実行するデータ、論理演算の挿類、部分パターンの
データについてはそのシフト量（ｘｉ、　ｙｉ）を中央
処理装置（２）で規定する。ステップ（６）は、ステッ
プ（５）で指定した画像データに対して、ラスター演算
装置（３）でラスター演算を実行する。ステップ（７）
は、演算がすべて終了したかどうかを判定し、終了して
いれば処理を終了し、そうでなければステップ（５）に
戻る。

部分パターンの数ｎを４とし、そのうち３個が認識され
ると対象パターンとみなす場合を考える。

部分パターンのデータＰ＋（ｘ、ｙ）より対象パターン
の存在を示すデータＰ（ｘ、ｙ）は、・を論理積、十を
論理和として次式のように表される。

Ｐ（ｘ、ｙ）＝　Ｐｔ（Ｘ＋）（ｌ　ｌ　Ｙ”Ｙｔ　）
’　Ｐ２（Ｘ＋Ｘ２１　Ｙ”Ｙ　２）・Ｐｓ　（Ｘ”Ｘ
ａ　＋　Ｙ”Ｙ３　）”　Ｐ２　（ｘ＋ｘ２　＋　Ｙ＋
Ｙ２　）”３　（Ｘ”Ｘ３　＋　ｙ”ｙ３　）’　Ｐ４
　（Ｘ＋ｘ４　、ｙ＋ｙ４　）＋　Ｐ３（ｘ＋Ｘ３　＋
　ｙ”Ｙ３　）・Ｐ、（Ｘ＋Ｘ４　＊　Ｙ”Ｙ４）’　
Ｐｒ　（Ｘ＋　Ｘｔ＋　ＹＱ＋　）十Ｐ４（Ｘ＋Ｘ４１
　ｙ”ｙ４）Ｐ＋（ｘ＋ｘｔ＋　Ｙ”Ｙｔ）Ｐ２（ｘ”
Ｘｚ　ｌ　ｙ”ｙ２）・・・（３） 式（３）は次式のように変形できる。

Ｐ（ｘ　、ｙ）＝　Ｐ　１（ｘ十ｘ、ｌｙ”ｙ＋）　・
Ｐ２（Ｘ＋Ｘ２．ｙ＋ｙ２）　・（Ｐ３（ｘ＋ｘ３．ｙ
＋ｙ３）＋　Ｐ４　（ＸＩＸ４　、ｙ＋ｙａ）　）＋　
ｐ３（ｘ＋ｘ３１　ｙ＋ｙｓ）　Ｐ４（ＸＩＸ４　ｒ　
ｙ＋ｙ＜）（Ｐ、（ｘ＋Ｘｓ　　Ｙ＋Ｙ１）＋Ｐ２（ｘ
＋ｘ２　　ｙ＋ｙ２））・・・（４） 式（４）の演算を画像データ単位でラスター演算装置（
３）で行う。演算の実行を第８図に示す。まず、演算結
果り、（ｘ、ｙ）、Ｄ２（ｘ、ｙ）の領域を記憶装置（
１）ニ確保する（ステップ（４））。続いて演算り、（
Ｌ　ｙ）　”　Ｐｓ　（ｘ＋ｘ３１　ｙ＋ｙｓ　）　　
　　　　−（５）Ｄ２　（Ｘ　、ｙ）　”−ｐ、　（ｘ
＋ｘｔ　Ｉ　Ｙ”Ｙ、）　　　　　　・”　（ａ）を行
う。ラスター演算の設定、すなわち、用いるデータ、演
算の種類、領域の設定はステップ（５）で行う。式（５
）の場合、用いるデータはＰ３（ｘ、　ｙ）　ｅＤｔ（
ｘ、ｙ）で、演算の種類はＰｓ（ｘ＋ｘｓ、ｙ”ｙｓ）
をそのままＤｌ（ｘ、ｙ）　に転送する演算である。演
算の領域は、画像データのサイズがｘｘＹのとき、Ｘに
ついてはｘ１≧ＯならＯ≦Ｘ≦Ｘ−Ｘｌ、ｘｌ＜０なら
−ｘ１≦Ｘ≦ｘ、ｙについても、ｙ１≧０なら０≦ｙ≦
Ｙ−ｙｌ、ｙｌ〈０なら−’ｈ≦ｙ≦Ｙになる。ステッ
プ（６）でラスター演算装置により演算、式（５）の場
合はデータの転送を行う。ステップ（７）で、演算終了
を判定する。ラスター演算は以上のように行う。式（５
）、（６）に続いて、 Ｄｔ（ｘ、ｙ）　４−　ｐ、　（ｘ、ｙ）　＋Ｐ４（Ｘ
ＩＸ４．　ｙ＋ｙ４）　　　　　−（７）Ｄｔ（ｘ、ｙ
）＝Ｄ２（ｘ、ｙ）＋Ｐｚ（ｘ＋ｘｚ、ｙ＋ｙ２）　　
　　　　　−ｒｓ）さらに、 Ｄｔ（ｘ、ｙ）”−Ｄｌ（ｘ、ｙ）　・　Ｐ＋（ＸＩＸ
１．ｙ十ｙ、）　　　　　　　−・・（９）Ｄｚ（ｘ、
ｙ）”−Ｄ２（ｘ、ｙ）Ｈｐ、（ｘ”ｘ３＊　ｙ＋ｙ、
）　　　　　　　　・”　αＱさらに、 Ｄｘ（ｘ、　ｙ）”−ＤＪ　（Ｘ　＋ｙ）　’　Ｐ　２
（ＸＩＸ２１　Ｙ”Ｙ２　）　　　　”’αυＤ２（ｘ
、ｙ）”　Ｄ２（ｘ、ｙ）　・Ｐ４（ｘ＋ｘ４．　ｙ＋
ｙ４）　　　　−・−０３を行い、最後に、 Ｄｔ（ｘ、ｙ）−Ｄｔ（ｘ、ｙ）＋Ｄ２（ｘ、ｙ）　　
　　　　　＋＋・Ｃ１０を行って演算を終了する。Ｄ、
（ｘ、　ｙ）が対象パターンの存在を示す画像データで
ある。第４図、第５図、第６図に演算の一例を示す。第
４図の（８）は原画像データ、（９）は認識しようとす
る対象パターン、α０、（ロ）、＠、（至）は部分パタ
ーンである。それぞれ、画素θを基準画素とする。第５
図は部分パターンの存在を示す画像データで、α→、μ
ｓ、α・、αηは原画像データ（８）のそれぞれ部分パ
ターンα１、αυ、（６）、（至）の存在を示す。第６
図は演算結果を示す図で（ト）、Ｑ’Ｊ、Ｈ１＠υ、（
ホ）、＠、（至）、に）、（１）は第５図のα→を５１
（ｘ、ｙ　）　、Ｑ５を５２（Ｘ、Ｙ）　、ｕｓを５３
（ｘ、ｙ）、αηをＳ４　（ＸＩ　ｙ　）としたときの
それぞれ式（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、
α０．　ａυ、＠、（至）の演算結果（Ｄｔ（ｘ、ｙ）
、Ｄｚ（ｘ、ｙ））を示す。＠が最終的な演算結果の画
像になる。

式（５）から式（至）までラスター演算を９回行う。ラ
スター演算装置（３）の能力をＩＭバイト／秒としても
１００ＯＸ１００Ｏ画素のデータで演算時間は約１秒と
なる。

なお、上記実施例では、パターンの存在する画素を％１
１１そうでない画素を％ＯＩとしたが、これを反転させ
て考えることもできる。また、ｎ＝４、ｍ＝ａとし、４
個の部分パターンのうち８個認識された画素を対象パタ
ーンと判定する例を示したが、ｎとｍを変えても同様に
実行できる。また、式（３）を自由に変形して演算を行
うことができる。

また、Ｄｌ　（、Ｘｌ　ｙ　）、Ｄ２　（ＸＩ　ｙ）を
とったが、Ｐｓ（ｘ、ｙ）をそれ以後用いないならば、
演算結果をＰｉ　（ｘ　＋ｙ）の領域に格納し、記憶領
域を節約することもできる。

また、Ｐｉ（ｘ、ｙ）を連続した領域に格納し、連続し
た領域にある複数の画像データを一つのデータとみなし
てラスター演算でまとめて転送、論理演算することもで
きる。また、各部分パターンについて基準画素を設定し
たが、これを対象パターンの基準画素と一致させれば、
演算領域は画像全面になり、ステップ（５）で演算領域
を指定しなくてもよくなる。また、部分パターンの画像
データと演算結果データは、ラスター演算装置によるラ
スター演算が可能であれば異なる記憶装置に格納しても
よい。とくに、演算結果データをディスプレイ装置上の
ディスプレイ用の記憶装置に格納すれば、演算結果が即
座にディスプレイ装置番こ表示される。

また、原画像データから部分パターンの画像デ、−タを
得る手法はテンプレートマツチング以外の手法でもよい
。また、論理式の設定により、画像データの画素に対し
様々な論理演算が実行できる。

例えば、ｎ個の部分パターンのうちｍ個が認識され、ｎ
−ｍ個が認識されない画素を特定することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、部分パターンの画像
データから対象パターンの存在を判定する演算をラスタ
ー演算で実行するようにしたので、高速に対象のパター
ンの存在を判定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパターン認識装置を
示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例によるパ
ターン認識装置の動作を示すフローチャート、第８図、
第４図、第５図及び第６図はこの発明の一実施例による
パターン認識装置の動作を示す説明図、第７図は従来の
パターン認識装置を示すブロック図、第８図と第９図は
従来のパターン認識装置の動作を示す説明図である。 （１）は記憶装置、（２）は中央処理装置、（３）はラ
スター演算装置である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像データと演算結果データとを記憶する記憶装置と、
   この記憶装置のデータをビット単位の領域で転送し、転
   送先の値と論理演算を行うラスター演算装置と、上記記
   憶装置に記憶された特定パターンの存在を示す画像デー
   タの上記ラスター演算装置での演算により、その特定パ
   ターンで構成される別のパターンの存在を示す画像を得
   るように、上記ラスター演算装置が行う演算の種類、演
   算の対象のデータとその領域を制御する中央処理装置と
   を備えたパターン認識装置。