JP2002358503A - Signal processing circuit and pattern recognizing device - Google Patents
Signal processing circuit and pattern recognizing deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、処理内容に応じて
回路構成を変えることができるアナログ/デジタル混載
型の信号処理回路技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog / digital hybrid type signal processing circuit technology capable of changing a circuit configuration according to processing contents.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ユーザが任意の論理を構成可能な
ロジックICとしてFPGAが提供されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an FPGA has been provided as a logic IC that allows a user to configure an arbitrary logic.
【0003】FPGAは、複数個の比較的大きな回路ブ
ロックと配線ブロックをチップ上に規則的に並べて構成
されている。回路ブロックおよび配線ブロックの内部に
は回路の電気的な接続または非接続を「プログラムでき
るデバイス」が多数配置されており、ユーザはこれらデ
バイスをプログラム(定義)することでブロック内部と
ブロック間接続をフィールド(利用現場)で回路設計す
ることができる。チップ内にマトリクス状に各種論理回
路を持つセル・ライブラリ・ブロックが配置されてお
り、これらのセル・ライブラリ・ブロック間に、水平,
垂直方向に信号配線が配設されている。これらの配線の
交点や配線間には、スイッチ素子が配設されている。An FPGA is configured by regularly arranging a plurality of relatively large circuit blocks and wiring blocks on a chip. A large number of "programmable devices" for electrically connecting or disconnecting circuits are arranged inside the circuit block and the wiring block. The user can program (define) these devices to establish connections between blocks and between blocks. The circuit can be designed in the field (use site). Cell library blocks having various logic circuits are arranged in a matrix in a chip, and horizontal, horizontal and vertical lines are placed between these cell library blocks.
Signal wiring is provided in the vertical direction. A switch element is provided between the intersections of these wirings and between the wirings.
【0004】スイッチ素子として、次の3つの方式が採
用されている。 (1) メタル配線間にアモルファスSiを挟みイニシャ
ルとして絶縁状態にしておき、所望のメタル配線間に電
流を流し、この絶縁膜を破壊して短絡させる方式(アン
チ・ヒューズ方式)、逆にポリSi等で短絡しておい
て、レーザ等で切断する方式(ヒューズ方式)。 (2) 通常のMOSトランジスタをスイッチ素子とし、
このゲートの電位状態をメモリで記憶する方式。メモリ
としては、揮発性のDRAM,SRAM等を用いるもの
や、不揮発性のEEPROMを用いるものがあり、強誘
電体メモリ(FRAM)を用いるものも提案されてい
る。揮発性のものは、利用の度に論理接続,配線接続情
報をFPGA内部に取り込まなければならないデメリッ
トがある反面、何回でも情報が変えられるReconfigurab
le Logicとなり得る。これに対して不揮発性のものは、
電源をOFF/ONしても論理接続,配線接続情報が保
てるメリットがある。 (3) スイッチ素子自身をEEPROM等で構成して、
トランジスタのON/OFFの情報を記憶させる方式。[0004] The following three systems are employed as switch elements. (1) A method in which an amorphous Si is sandwiched between metal wirings to be insulated as initials, a current flows between desired metal wirings, and this insulating film is broken to short-circuit (anti-fuse method). (Fuse method), which is short-circuited by laser or the like and cut by laser or the like. (2) A normal MOS transistor is used as a switching element,
A method in which the potential state of the gate is stored in a memory. As the memory, there are a memory using a volatile DRAM, an SRAM, or the like, a memory using a nonvolatile EEPROM, and a memory using a ferroelectric memory (FRAM) has been proposed. Volatile ones have the disadvantage that the logical connection and wiring connection information must be imported into the FPGA every time they are used, but Reconfigurab allows information to be changed any number of times.
le Logic. In contrast, the non-volatile ones
There is an advantage that the logical connection and wiring connection information can be maintained even when the power is turned off / on. (3) The switch element itself is composed of an EEPROM or the like,
A method of storing ON / OFF information of a transistor.
【0005】FPGAを使用した論理システムの設計に
際しては、EDAベンダが提供する支援ツール等を用い
て所望の論理機能をHDL(Hardware Description Lan
guage)で記述し、論理合成ツールを用いて論理回路デ
ータ(使用する論理ゲートの種類と端子間接続情報等)
を得る。ここで得られた論理回路を実現するように上記
基本論理セルCLBの論理動作制御データとCLB間の
結線データとを求め、さらにこの結線データから使用す
る配線およびクロスポイントスイッチCSWのオン、オ
フ制御データを決定して全体的な論理回路システムを構
築するものである。かかる論理設計はユーザにおいて容
易に実行できるものであり、その利便性が広く認められ
るようになってきている。When designing a logic system using an FPGA, a desired logic function is converted to an HDL (Hardware Description Lan) using a support tool or the like provided by an EDA vendor.
guage) and logic circuit data using logic synthesis tool (type of logic gate used and information on connection between terminals, etc.)
Get. The logic operation control data of the basic logic cell CLB and the connection data between the CLBs are obtained so as to realize the logic circuit obtained here, and the wiring to be used and the ON / OFF control of the cross point switch CSW are determined from the connection data. The data is determined to construct an overall logic circuit system. Such a logical design can be easily executed by a user, and its convenience has been widely recognized.
【0006】一方、FPGAを応用し、アナログ処理素子を
再構成可能に結線する方法として、特開平11−168
185号公報、特開2000−331113号公報に開
示されるような構成が知られる。前者は、積層基板上の
一方にFPGAを形成し、他方にアナログ処理回路を形成
し、両者を連結する入出力端子とインターフェース回路
とを有している。また、後者は、第一及び第二のアナロ
グ信号をそれぞれパルス幅変調(PWM)信号に変換した
後、FPGA回路に両信号を入力し、FPGA回路で2つのPWM
信号の論理演算を行わせることにより、再構成可能とし
たものである。On the other hand, as a method of applying an FPGA and reconfigurablely connecting analog processing elements, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-168
A configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 185-185 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-331113 is known. In the former, an FPGA is formed on one side of a laminated substrate, an analog processing circuit is formed on the other side, and an input / output terminal and an interface circuit for connecting the two are provided. In the latter, after converting the first and second analog signals into pulse width modulation (PWM) signals, both signals are input to the FPGA circuit, and the two PWM signals are input to the FPGA circuit.
By performing a logical operation on the signal, the signal can be reconfigured.
【0007】また、特許2679730号公報に開示さ
れる階層構造ニューラルネットでは、単層のハードウェ
アを時分割多重化使用して多層化することを可能とする
階層構造ニューラルネットのアーキテクチャに関し、単
層のハードウェアを時分割多重化使用して等価的に多層
化することを可能とすることを目的とし、複数のニュー
ロンモデルを相互に接続することにより形成されるニュ
ーラルネットにおいて、時分割多重化アナログ信号を外
部からのデジタル重みデータとの積を生成し、かつその
積を時分割的にコンデンサを介して加えることにより積
分し、非線形出力関数を通した電圧を時分割的に出力す
ることを可能とするニューロンモデルのユニットを複数
設置して単層のユニット集合を形成する単層ユニット集
合手段と、前記単層ユニット集合手段の出力を同じ単層
ユニット集合の入力部に帰還する帰還手段と、前記単層
ユニット集合手段から出力される各ユニットからのアナ
ログ信号を時分割多重化し、さらに前記帰還手段を介し
て前記単層ユニット集合手段を時分割多重使用するため
の制御を実行する制御手段とを有し、単層構造のユニッ
ト集合手段を時分割多重使用することにより等価的に階
層構造のニューラルネットを形成するように構成する。[0007] The hierarchical neural network disclosed in Japanese Patent No. 2679730 discloses a hierarchical neural network architecture that enables a single-layer hardware to be multi-layered using time division multiplexing. The purpose of the present invention is to enable time-division multiplexing of the hardware of a neural network. It is possible to generate the product of the signal and the digital weight data from the outside, integrate the product by adding it in a time-division manner via a capacitor, and output the voltage through the nonlinear output function in a time-division manner. A single-layer unit collecting means for forming a single-layer unit set by installing a plurality of units of the neuron model Feedback means for returning the output of the unit aggregation means to the input unit of the same single-layer unit aggregation, time-division multiplexing of analog signals from each unit output from the single-layer unit aggregation means, and further via the feedback means Control means for executing control for time-division multiplexing of the single-layer unit assembling means, and a time-division multiplexing of the single-layer unit assembling means to equivalently form a hierarchical neural network It is constituted so that.
【0008】USP5959871に係るFPAA(Field Programma
ble Analog Array)回路では、マルチプレクサ、デマ
ルチプレクサと制御回路及びアナログ処理要素を含むプ
ログラマブルなアナログ処理セルを信号線を介して並列
的に配列し、プログラマブルなアナログ処理演算を行
う。An FPAA (Field Programma) according to US Pat.
In a ble Analog Array) circuit, programmable analog processing cells including a multiplexer, a demultiplexer, a control circuit, and analog processing elements are arranged in parallel via signal lines to perform a programmable analog processing operation.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
いわゆるFPGAは、いずれも論理回路を基本とする構成で
あった。即ち、論理ブロック間の接続状態のみを可変と
する構成であった。従ってFPGAだけでは、神経回路網そ
の他のアナログ的な並列演算処理を実装することはでき
なかった。In the above conventional example,
All so-called FPGAs have a configuration based on a logic circuit. That is, only the connection state between logical blocks is variable. Therefore, it was not possible to implement a neural network or other analog parallel arithmetic processing using only an FPGA.
【0010】また、特開平11−168185号公報に
係る構成を神経回路網に適用する場合、神経素子の数が
増すと入出力端子の数が指数関数的に増え、扱いが困難
になること、そのために任意の配線構造を設定すること
が原理的に困難であること、積層基板上に実装するため
の特殊なプロセスが必要となるなどの問題があった。ま
た、特開2000−331113号公報に開示されるよ
うな構成では、基本的に2つのアナログ信号の擬似加算
回路、または擬似積算回路を構成することはできても、
大規模な並列階層処理回路を同様に実現することは困難
であるという問題があった。When the configuration according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-168185 is applied to a neural network, the number of input / output terminals increases exponentially as the number of neural elements increases, which makes handling difficult. Therefore, there are problems that it is difficult in principle to set an arbitrary wiring structure, and a special process for mounting on a laminated substrate is required. Further, in the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-331113, even if a pseudo addition circuit or a pseudo integration circuit of two analog signals can be basically formed,
There is a problem that it is difficult to realize a large-scale parallel hierarchical processing circuit similarly.
【0011】一方、特許2679730号公報に開示さ
れる階層的ニューラルネットワークにおいては、層間結
合を任意に可変制御する手段を有していないために実質
的に実現可能な処理の種類が極めて限定的になるという
問題があった。On the other hand, the hierarchical neural network disclosed in Japanese Patent No. 2679730 does not have means for arbitrarily variably controlling the interlayer coupling, so that the types of processing that can be substantially realized are extremely limited. There was a problem of becoming.
【0012】またUSP5959871に係る構成では、アナログ
処理ユニット(セル)がそれぞれ、制御回路、アナログ
処理回路要素、信号分岐回路その他を有しているため、
回路構成要素(アナログ処理セル)の回路規模が非常に
大きくなり、全体としての回路面積が非常に大きくなら
ざるを得なかった。また、マルチプレクサ、デマルチプ
レクサを内蔵するアナログ処理ユニットを2次元平面に
配列した構造では、任意の結合構造、特に階層的結合を
実現することが困難であった。In the configuration according to US Pat. No. 5,598,971, each analog processing unit (cell) has a control circuit, an analog processing circuit element, a signal branch circuit, and the like.
The circuit scale of circuit components (analog processing cells) has become very large, and the overall circuit area has to be very large. Also, with a structure in which analog processing units incorporating a multiplexer and a demultiplexer are arranged in a two-dimensional plane, it has been difficult to realize an arbitrary connection structure, particularly a hierarchical connection.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明のある態様によれ
ば、信号処理回路に、演算処理回路と、回路構成情報を
記憶する回路構成情報記憶手段と、前記回路構成情報記
憶手段から読み出される回路構成情報に基づき前記演算
処理回路に所定の制御信号を出力する回路構成制御手段
とを有し、前記演算処理回路は、それぞれ複数のスイッ
チ素子と複数の信号線とを含む複数のスイッチブロック
手段と、入力信号に対して所定の信号変調を行うアナロ
グ処理ブロック手段と、前記スイッチブロック手段また
はアナログ処理ブロック間を結ぶ信号線を備え、前記回
路構成制御手段が前記複数のスイッチ素子動作のオン、
オフパターンまたは前記アナログ処理ブロック手段での
信号変調量を制御することにより、前記演算処理回路に
異なる複数の信号処理機能を実行させることを特徴とす
る。According to an aspect of the present invention, an arithmetic processing circuit, a circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and a signal read from the circuit configuration information storage means are provided in a signal processing circuit. Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information, wherein the arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block means each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines. Analog processing block means for performing predetermined signal modulation on an input signal, and a signal line connecting between the switch block means or the analog processing block, wherein the circuit configuration control means turns on the plurality of switch element operations;
By controlling an off pattern or a signal modulation amount in the analog processing block means, the arithmetic processing circuit is caused to execute a plurality of different signal processing functions.
【0014】本発明の他の態様によれば、信号処理回路
に、演算処理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成
情報記憶手段と、前記回路構成情報記憶手段から読み出
される回路構成情報に基づき前記演算処理回路に所定の
制御信号を出力する回路構成制御手段とを有し、前記演
算処理回路は、複数のスイッチブロック手段と、それぞ
れ複数の第一及び第二のタイプのアナログ処理ブロック
手段とが所定の信号線により所定のパターンで結線さ
れ、前記第一のタイプのアナログ処理ブロック手段は、
前記第二のタイプのアナログ処理ブロック手段からの信
号に所定の変調を与え、前記第二のタイプのアナログ処
理ブロック手段は、前記第一のタイプの複数アナログ処
理ブロック手段からの信号を統合することにより所定の
信号を出力し、前記スイッチブロック手段は、複数のス
イッチ素子と複数の信号線とを有し、前記回路構成制御
手段が当該複数のスイッチ素子動作のオン、オフパター
ンまたは前記アナログ処理ブロックの信号変調パラメー
タを制御することにより、前記演算処理回路に異なる複
数の信号処理機能を実行させることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, the signal processing circuit includes an arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means. A circuit configuration control unit that outputs a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit, wherein the arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units, and a plurality of first and second types of analog processing block units, respectively. Are connected in a predetermined pattern by a predetermined signal line, and the first type of analog processing block means includes:
Applying a predetermined modulation to a signal from the second type of analog processing block means, wherein the second type of analog processing block means integrates signals from the first type of multiple analog processing block means; The switch block means has a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, and the circuit configuration control means controls the on / off pattern of the plurality of switch element operations or the analog processing block. By controlling the signal modulation parameters described above, the arithmetic processing circuit performs a plurality of different signal processing functions.
【0015】本発明の他の態様によれば、信号処理回路
に、演算処理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成
情報記憶手段と、前記回路構成情報記憶手段から読み出
される回路構成情報に基づき前記演算処理回路に所定の
制御信号を出力する回路構成制御手段とを有し、前記演
算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ素子と複数の信
号線とを含む複数のスイッチブロック手段と、論理処理
ブロック手段と、入力信号に対して所定の変調を行うア
ナログ処理ブロック手段とが所定の信号線により結線さ
れ、前記回路構成制御手段が前記複数のスイッチ素子動
作のオン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロッ
クの信号変調量を制御することにより、前記演算処理回
路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを特徴
とする。According to another aspect of the present invention, a signal processing circuit includes an arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means. Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit, the arithmetic processing circuit comprising: a plurality of switch block means each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines; a logic processing block Means, and an analog processing block means for performing a predetermined modulation on an input signal are connected by a predetermined signal line, and the circuit configuration control means performs an on / off pattern of the plurality of switch element operations or the analog processing block. Controlling the signal modulation amount causes the arithmetic processing circuit to execute a plurality of different signal processing functions.
【0016】本発明の他の態様によれば、パターン認識
装置に、パターンデータを入力する入力手段と、演算処
理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成情報記憶手
段と、前記回路構成情報記憶手段から読み出される回路
構成情報に基づき前記演算処理回路に所定の制御信号を
出力する回路構成制御手段とを有し、前記演算処理回路
は、それぞれ複数のスイッチ手段と、アナログ処理ブロ
ック手段と、前記スイッチ手段またはアナログ処理ブロ
ック間を結ぶ信号線とを少なくとも備え、前記回路構成
情報記憶手段は、前記複数のスイッチ手段オン、オフパ
ターン情報と前記複数のアナログ処理ブロックの信号変
調用データとをそれぞれ少なくとも一種類記憶し、前記
回路構成制御手段は、前記回路構成情報記憶手段から読
み出された回路構成情報に基づき、前記複数のスイッチ
手段のオン、オフパターン制御信号と、前記複数のアナ
ログ処理ブロックに所定の信号変調用データを与えるこ
とにより、当該入力パターンの一部または全部につい
て、所定の複数位置で所定の複数の特徴カテゴリを検出
して、所定の認識結果を出力する出力手段とを有するこ
とを特徴とする。According to another aspect of the present invention, an input unit for inputting pattern data, an arithmetic processing circuit, a circuit configuration information storage unit for storing circuit configuration information, and the circuit configuration information storage in the pattern recognition apparatus. Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information read from the means, wherein the arithmetic processing circuit includes a plurality of switch means, an analog processing block means, At least a signal line connecting between the switching means or the analog processing blocks, wherein the circuit configuration information storage means stores at least the plurality of switching means on / off pattern information and the signal modulation data of the plurality of analog processing blocks. One type is stored, and the circuit configuration control unit stores the circuit configuration read out from the circuit configuration information storage unit. By providing on / off pattern control signals for the plurality of switch means and predetermined signal modulation data to the plurality of analog processing blocks based on the information, a predetermined plurality of positions for a part or all of the input pattern are provided. And output means for detecting a plurality of predetermined feature categories and outputting a predetermined recognition result.
【0017】本発明の他の態様によれば、信号処理回路
に、演算処理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成
情報記憶手段と、前記演算処理回路からの中間出力デー
タを保持する記憶手段と、前記回路構成情報記憶手段か
ら読み出される回路構成情報と前記記憶手段が保持する
前記中間出力データとに基づき前記演算処理回路に所定
の制御信号を出力する回路構成制御手段とを有し、前記
演算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ素子と複数の
信号線とを含む複数のスイッチブロック手段と、入力信
号に対して所定の信号変調を行うアナログ処理ブロック
手段と、前記スイッチブロック手段またはアナログ処理
ブロック間を結ぶ信号線とを少なくとも備え、前記回路
構成制御手段が、前記複数のスイッチ素子動作のオン、
オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックでの信号
変調量を制御することにより、前記演算処理回路に異な
る複数の信号処理機能を実行させることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, the signal processing circuit has an arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit. And a circuit configuration control unit that outputs a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on the circuit configuration information read from the circuit configuration information storage unit and the intermediate output data held by the storage unit, The arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, an analog processing block unit that performs predetermined signal modulation on an input signal, and the switch block unit or the analog processing block. At least a signal line connecting them, wherein the circuit configuration control means turns on the plurality of switch elements,
By controlling an off pattern or a signal modulation amount in the analog processing block, the arithmetic processing circuit is caused to execute a plurality of different signal processing functions.
【0018】本発明の他の態様によれば、信号処理回路
に、演算処理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成
情報記憶手段と、前記演算処理回路からの中間出力デー
タを保持する記憶手段と、前記回路構成情報記憶手段か
ら読み出される回路構成情報と前記記憶手段が保持する
前記中間出力データとに基づき前記演算処理回路に所定
の制御信号を出力する回路構成制御手段とを有し、前記
演算処理回路は、複数のスイッチ素子と複数の信号線と
を含む複数のスイッチブロック手段と、それぞれ複数の
第一及び第二のタイプのアナログ処理ブロック手段とが
所定の信号線により所定のパターンで結線され、前記第
一のタイプのアナログ処理ブロック手段は、前記第二の
タイプのアナログ処理ブロック手段からの信号に所定の
変調を与え、前記第二のタイプのアナログ処理ブロック
手段は、前記第一のタイプの複数アナログ処理ブロック
からの信号を統合することにより所定の信号を出力し、
前記回路構成制御手段が当該複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックの
信号変調パラメータを制御することにより、前記演算処
理回路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを
特徴とする。According to another aspect of the present invention, the signal processing circuit has an arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit. And a circuit configuration control unit that outputs a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on the circuit configuration information read from the circuit configuration information storage unit and the intermediate output data held by the storage unit, The arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, and a plurality of first and second types of analog processing block units in a predetermined pattern by predetermined signal lines. Connected, the first type of analog processing block means applies a predetermined modulation to a signal from the second type of analog processing block means, Second type of analog processing block means outputs a predetermined signal by integrating the signal from the first type of multiple analog processing blocks,
The circuit configuration control unit controls the operation processing circuit to execute a plurality of different signal processing functions by controlling on / off patterns of the plurality of switch element operations or signal modulation parameters of the analog processing block. I do.
【0019】本発明の他の態様によれば、信号処理回路
に、演算処理回路と、回路構成情報を記憶する回路構成
情報記憶手段と、前記演算処理回路からの中間出力デー
タを保持する記憶手段と、前記回路構成情報記憶手段か
ら読み出される回路構成情報と前記記憶手段が保持する
前記中間出力データとに基づき前記演算処理回路に所定
の制御信号を出力する回路構成制御手段とを有し、前記
演算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ素子と複数の
信号線とを含む複数のスイッチブロック手段と、論理処
理ブロック手段と、入力信号に対して所定の変調を行う
アナログ処理ブロック手段とが所定の信号線により結線
され、前記回路構成制御手段が当該複数のスイッチ素子
動作のオン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロ
ックの信号変調量を制御することにより、前記演算処理
回路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを特
徴とする。According to another aspect of the present invention, the signal processing circuit has an arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit. And a circuit configuration control unit that outputs a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on the circuit configuration information read from the circuit configuration information storage unit and the intermediate output data held by the storage unit, The arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, a logic processing block unit, and an analog processing block unit that performs predetermined modulation on an input signal. And the circuit configuration control means controls the on / off pattern of the plurality of switch elements or the signal modulation amount of the analog processing block. By controlling, characterized in that to perform different signal processing function to the arithmetic processing circuit.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】<第一の実施形態>全体構成と各部の概要 以下、図面を参照して本発明の第一の実施形態を詳細に
説明する。図1は、本実施形態での再構成可能な処理回
路の要部構成図を示す。この回路は、図5〜7に示すよ
うに、全体としては回路構成情報記憶手段1、および回
路構成制御手段2とともに再構成処理回路3として信号
処理回路を構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> Overview of Overall Configuration and Each Part Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a reconfigurable processing circuit according to the present embodiment. As shown in FIGS. 5 to 7, this circuit constitutes a signal processing circuit as a reconfiguration processing circuit 3 together with the circuit configuration information storage means 1 and the circuit configuration control means 2 as a whole.
【0021】再構成処理回路3は、多入力多出力が可能
なスイッチブロックSW、2種類のアナログ処理ブロック
(ABIとABS)の3タイプの処理要素ブロック、及び各ブ
ロック間の信号の伝達、スイッチブロックSWのON/OFFパ
ターン制御を行うためのスイッチブロック制御線(図2
参照、図1では不図示)、アナログ処理ブロックの信号
変調パラメータを制御するためのアナログ処理ブロック
制御線(図2参照、図1では不図示)とから構成される。The reconstruction processing circuit 3 includes three types of processing element blocks, ie, a switch block SW capable of multiple inputs and multiple outputs, two types of analog processing blocks (AB I and AB S ), and transmission of signals between the blocks. , Switch block control line for controlling ON / OFF pattern of switch block SW (Fig. 2
1, and an analog processing block control line (see FIG. 2, not shown in FIG. 1) for controlling signal modulation parameters of the analog processing block.
【0022】各制御線は、不図示のクロック信号線を含
み、所定のクロックタイミングでデジタル的に制御信号
を所定のブロックに伝達する。ここに、アナログ処理ブ
ロックABIは、階層レベルIのニューロン素子を表し、ア
ナログ処理ブロックABSは、以下に説明するシナプス素
子を表す。スイッチブロックは、所定のクロック信号を
入力し、デジタル的に制御される回路ブロックである。
また、アナログ処理ブロック(ABIとABS)は、アナログ
的な処理を行うためのものであって、必ずしもキャパシ
タや抵抗等のアナログ回路要素のみから構成されるわけ
ではなく、デジタル回路要素を内部に含んでいても良
い。Each control line includes a clock signal line (not shown), and digitally transmits a control signal to a predetermined block at a predetermined clock timing. Here, the analog processing block AB I represents the neuron elements of the hierarchical level I, the analog processing block AB S represents the synapse elements described below. The switch block is a circuit block that receives a predetermined clock signal and is digitally controlled.
The analog processing blocks (AB I and AB S ) are for performing analog processing, and are not necessarily composed of only analog circuit elements such as capacitors and resistors, but include digital circuit elements internally. May be included.
【0023】図1においてI+1層のニューロン素子ABI+1
3が入力を受ける信号の伝達経路は、ABI 4→SW→ABS4
→SW→ABI+1 3、ABI 3→SW→ABS3→SW→ABI+1 3、及び、
ABI 2→SW→ABS2→SW→ABI+1 3の3経路である。一方、I
+1層のニューロン素子ABI+1 2が入力を受ける信号の伝
達経路は、ABI 3→SW→ABS3→SW→ABI+1 2、ABI 2→SW→A
BS2→SW→ABI+1 2、及び、ABI 1→SW→ABS1→SW→ABI+1
2の3経路である。これら2つの経路は部分的に重複し
ているが、重複部分にあるシナプス素子が施すアナログ
変調量は信号経路によって一般的に異なり、シナプス素
子では経路(入力信号)により異なる変調が与えられる
ように図3に示すような構成をとっている(詳細は後で
説明)。In FIG. 1, the neuron element AB of the I + 1 layerI + 1
3The signal transmission path that receives the input is ABI 4→ SW → ABS4
→ SW → ABI + 1 3, ABI Three→ SW → ABS3→ SW → ABI + 1 3,as well as,
ABI Two→ SW → ABS2→ SW → ABI + 1 3These are the three routes. On the other hand, I
+1 layer neuron element ABI + 1 2Signal transmission
The route is ABI Three→ SW → ABS3→ SW → ABI + 1 2, ABI Two→ SW → A
BS2→ SW → ABI + 1 2And ABI 1→ SW → ABS1→ SW → ABI + 1
2These are three routes. These two paths partially overlap
But the analog applied by the synapse element in the overlapping part
The amount of modulation generally depends on the signal path,
In the child, different modulation is given depending on the path (input signal)
As shown in FIG. 3 (details will be described later).
Description).
【0024】図4の回路構成制御手段2は、図2のスイ
ッチブロック制御線およびアナログ処理ブロック制御線
とに制御信号を出力する。前者に対応する制御信号は、
各スイッチブロックSW内部のスイッチ素子(図5〜7)
のオン、オフ制御情報を、後者に対応する制御信号は、
シナプス素子での信号変調特性(例えば、パルス位相変
調量など)またはニューロン素子での時間窓重み付き積
分の時間窓幅、重み関数などの特性を制御する。The circuit configuration control means 2 shown in FIG. 4 outputs control signals to the switch block control line and the analog processing block control line shown in FIG. The control signal corresponding to the former is
Switch elements inside each switch block SW (Figs. 5-7)
Control signal corresponding to the latter,
A signal modulation characteristic (for example, a pulse phase modulation amount or the like) at a synapse element or a time window width of an integration with a time window weight and a weight function at a neuron element are controlled.
【0025】以下に説明する各アナログ処理ブロックAB
(ABI、ABSのいずれも)は、周囲をスイッチブロックSW
で取り囲まれるようにして配列している。各ブロック形
状は入出力方向が6方向あるため、正六角形をなすよう
に表示されているが、他の形状で所定の入出力数を有す
るものであってもよい。各ブロック間の結線状態の例を
図2に示す。SW2の周囲に付してある番号は、スイッチ
ブロックSWからの一般的な信号の伝達方向(垂直方向及
び斜め方向)を表す。その伝達方向において実線はスイ
ッチブロックSWを介してブロック間(スイッチブロック
間またはスイッチブロックとアナログ処理ブロック間)
における配線が信号の伝達可能な状態を表し、破線は信
号伝達が不可能な配線の状態を表している。Each analog processing block AB described below
(AB I, none of the AB S), the switch block SW around
They are arranged so that they are surrounded by. Since each block shape has six input / output directions, it is displayed as forming a regular hexagon, but other shapes having a predetermined number of input / outputs may be used. FIG. 2 shows an example of a connection state between the blocks. The numbers attached around SW 2 indicate the general signal transmission direction (vertical direction and oblique direction) from the switch block SW. In the transmission direction, the solid line is between the blocks via the switch block SW (between the switch blocks or between the switch block and the analog processing block)
Indicate the state in which signals can be transmitted, and the broken line indicates the state of the wiring in which signals cannot be transmitted.
【0026】各スイッチブロックSWは、図2において水
平方向に走るスイッチブロック制御線を介して信号の入
出力方向(図では6方向)別にON/OFF動作が設定され
る。スイッチブロックSWごとのON/OFFパターンのデータ
は、複数種類が予め所定のメモリ(SRAM、DRAM、MRAMな
ど)に記憶され、処理内容に応じて更新(切り替え)す
ることが可能である。The ON / OFF operation of each switch block SW is set for each signal input / output direction (six directions in the figure) via a switch block control line running in the horizontal direction in FIG. A plurality of types of ON / OFF pattern data for each switch block SW are stored in a predetermined memory (SRAM, DRAM, MRAM, or the like) in advance, and can be updated (switched) according to the processing content.
【0027】図5(1)にスイッチブロックSWの構成を
示す。ここでは、各方向別に計6個のデジタル回路要素
であるスイッチ素子が配置され、それぞれのON/OFFパタ
ーン(ON状態は黒丸、OFF状態は白丸で表示)により、
図5(2)に示すような信号の出力方向の制御機能、お
よび図6(1)に示すように複数の入力信号を統合して
所定の方向に出力する機能を実現することができる。FIG. 5A shows the configuration of the switch block SW. Here, a total of six switch elements, which are digital circuit elements, are arranged for each direction, and according to their ON / OFF patterns (ON state is indicated by black circles, OFF state is indicated by white circles),
It is possible to realize a function of controlling a signal output direction as shown in FIG. 5B and a function of integrating a plurality of input signals and outputting the signal in a predetermined direction as shown in FIG. 6A.
【0028】また、図6(2)或いは図7に示すように
信号線を各方向に複数個独立して設定してもよい。図6
(2)では、同一方向に走る複数信号線について1個の
スイッチ素子を割り当てている。図7では、同一方向に
走る複数の信号線それぞれについてスイッチ素子を設け
ている。このようにすることにより、複数のパルス信号
の流れを同一スイッチブロックSWで別個独立に制御する
ことができる。なお、スイッチ素子としては、従来技術
の説明において示したような素子を用いればよい。スイ
ッチブロック内のスイッチ素子の状態制御はスイッチブ
ロック制御線を介して所定のクロックタイミングで行わ
れる。As shown in FIG. 6B or FIG. 7, a plurality of signal lines may be independently set in each direction. FIG.
In (2), one switch element is assigned to a plurality of signal lines running in the same direction. In FIG. 7, a switch element is provided for each of a plurality of signal lines running in the same direction. In this way, the flow of a plurality of pulse signals can be controlled separately and independently by the same switch block SW. As the switch element, an element as described in the description of the related art may be used. The state control of the switch elements in the switch block is performed at a predetermined clock timing via a switch block control line.
【0029】図1および図2において特に、信号線1、
信号線2と示されているのは、ニューロン素子ABIにシ
ナプス素子ABSでアナログ変調された信号を伝達するた
めの線である。これは、図6(2)に示す構成をスイッ
チブロックSWにおいて用いた場合に相当する。図1にお
いて信号線1は、ニューロン素子ABI+1 3に、信号線2
はニューロン素子ABI+1 4に信号を伝達する。これら信号
線は後述する局所共通バスラインとして用いられ、所定
の間隔パターンからなるパルス列信号が伝播する。In FIG. 1 and FIG.
It is shown the signal line 2 is a line for transmitting an analog signal modulated by the synapse element AB S neuron element AB I. This corresponds to a case where the configuration shown in FIG. 6B is used in the switch block SW. In FIG. 1, the signal line 1 is connected to the neuron element AB I + 1 3 and the signal line 2
Transmits a signal to the neuron element AB I + 1 4. These signal lines are used as local common bus lines to be described later, and a pulse train signal having a predetermined interval pattern propagates.
【0030】図2では便宜上、以上説明したような信号
線は2本のみ表示したが、実際にはさらに多くの信号線
を配しても良い。ただし、信号線の本数が多くなると配
線部分の面積の回路全体に占める割合が大きくなりす
ぎ、集積度が上がらなくなるなどの問題が生じるので、
その本数には一定の制限を設ける。Although only two signal lines as described above are shown in FIG. 2 for convenience, more signal lines may be actually arranged. However, if the number of signal lines increases, the ratio of the area of the wiring portion to the entire circuit becomes too large, causing a problem that the degree of integration does not increase.
There is a certain limit on the number.
【0031】しかしながら、その限度を超えた数の信号
線が必要となる場合がある。例えば、n個のI+1層の
ニューロン素子が、m個(n>m)の信号線を用いて互
いに部分的に重複するI層のs個のニューロン素子から
の出力信号についてそれぞれ異なるアナログ変調をシナ
プス素子で行った後入力する場合である。However, the number of signal lines exceeding the limit may be required. For example, n I + 1-layer neuron elements synapse different analog modulations on output signals from s neurons in the I layer that partially overlap each other using m (n> m) signal lines. This is a case where the input is performed after the operation is performed by the element.
【0032】このような場合には、時分割でニューロン
素子ABIブロックに接続するスイッチブロックSWのON/OF
Fパターンを切り替えて処理する。その際には、シナプ
ス素子としてのアナログ処理ブロックABS内のアナログ
変調回路(後述)の変調量も回路構成制御手段2からの
制御信号がアナログブロック制御線(図2)を介して更新
される。[0032] In such a case, time division switch block SW to be connected to a neuron element AB I blocked with ON / OF
Process by switching the F pattern. At that time, the control signal from the modulation amount circuit configuration controller 2 analog modulation circuit of the analog processing block AB S as synaptic elements (described later) is updated via the analog block control line (Fig. 2) .
【0033】次に、本実施形態の信号処理回路における
各ブロックの機能について説明する。スイッチブロック
SWは、それと接続するアナログ処理ブロック(ABI、A
BS)からの信号の流れを制御することにより、上位の階
層レベルのニューロン素子が入力を受ける下位階層のニ
ューロン素子の範囲(以下、「受容野」という)を決定
する。この受容野によって与えられる結合構造は複数配
列されるスイッチブロックSWのON/OFFパターンにより任
意に設定することができる。Next, the function of each block in the signal processing circuit of this embodiment will be described. Switch block
SW is connected to the analog processing block (AB I , A
By controlling the flow of signals from B S ), the range of neuron elements in the lower hierarchy (hereinafter referred to as “receptive field”) to which neuron elements in the higher hierarchy level receive input is determined. The coupling structure provided by this receptive field can be arbitrarily set by the ON / OFF pattern of the plurality of arranged switch blocks SW.
【0034】さらに受容野内のシナプス結合荷重の分布
構造は、後述するアナログ処理ブロック内の複数ある変
調回路の個々のパラメータを設定することにより任意に
与えることができる。Further, the distribution structure of the synaptic connection load in the receptive field can be arbitrarily given by setting individual parameters of a plurality of modulation circuits in the analog processing block described later.
【0035】これらの結果として、デジタルメモリ素子
にシナプス荷重情報或いは配線情報を格納して、メモリ
アクセスを頻繁に行うような構成をとる必要が無くなる
ことにより、高速並列処理の特性が確保されると同時
に、処理内容(抽出する特徴の種類)に応じた回路構成
の変更といった柔軟性、拡張性がもたらされる。As a result, it is not necessary to store synapse load information or wiring information in the digital memory element and to adopt a configuration in which memory access is frequently performed, so that the characteristics of high-speed parallel processing can be ensured. At the same time, flexibility and expandability such as a change in the circuit configuration according to the processing content (the type of feature to be extracted) are provided.
【0036】アナログ処理ブロックABSは、信号の変調
量を複数のシナプス荷重値に応じて個々に設定可能な多
入力多出力素子であり、典型的には入力信号にシナプス
荷重値を積算した信号を出力する(後述する実施形態で
は入力パルス信号の位相変調信号を出力する)。図3に
示すように、複数シナプス荷重値に対応するアナログ変
調手段を内部に複数有する。The analog processing block AB S is a multi-input multi-output device can be set individually in accordance with the modulation of the signal into a plurality of synapse load value, typically the signal obtained by integrating the synapse load value to an input signal (In the embodiment described later, a phase modulation signal of the input pulse signal is output). As shown in FIG. 3, a plurality of analog modulation means corresponding to a plurality of synapse load values are provided inside.
【0037】一つのアナログ処理ブロックABSは、一定
範囲内で出力側Iと入力側Jの各ニューロンの範囲を設定
可能であり、内部に出力側ニューロン素子アドレスと入
力側ニューロン素子アドレスによって決まるシナプス荷
重値に相当する変調を与える複数のアナログ変調手段を
有する。図3にその構造を示す。[0037] One of the analog processing block AB S is capable of setting a range of each neuron of the output-side I and the input side J within a certain range, synapses determined by the input neuron device address and the output neuron element address therein It has a plurality of analog modulation means for giving a modulation corresponding to the load value. FIG. 3 shows the structure.
【0038】図3(1)では、本発明で用いるシナプス
素子の構成を示し、内部に出力線(入力線)の数と同数
のアナログ変調手段を有する。図3では、表示を簡略化
するためにアナログブロック制御線は示していないが、
各アナログ変調手段は、当該制御線を介して変調量(本
実施形態ではパルス位相(遅延量)またはパルス幅の変
調)が設定または更新される。FIG. 3A shows the structure of a synapse element used in the present invention, and internally has the same number of analog modulation means as the number of output lines (input lines). In FIG. 3, the analog block control line is not shown to simplify the display,
The modulation amount (in this embodiment, the modulation of the pulse phase (delay amount) or the pulse width) is set or updated in each analog modulation unit via the control line.
【0039】図3(2)では、多入力一出力のシナプス
素子の構成を示す。この素子は、上位層の複数のニュー
ロン素子が重複する下位層ニューロンからの信号出力を
時分割的に受ける場合に、各信号について上位層ニュー
ロンに応じて異なるアナログ変調がシナプス素子で行わ
れる場合に用いられる。FIG. 3B shows the configuration of a multi-input, one-output synapse element. This element is used when multiple neurons in the upper layer receive signal outputs from the overlapping lower layer neurons in a time-sharing manner, and when different analog modulation is performed by the synapse element for each signal according to the upper layer neurons. Used.
【0040】例えば、図1において、I層のニューロン
素子ABI 3からI+1層のニューロン素子ABI+1 3へ至る信
号伝達経路(点線の矢印)とニューロン素子ABI 3からニ
ューロン素子ABI+1 2へ至る信号伝達経路(実線の矢
印)は、いずれもシナプス素子ABS3を通る。[0040] For example, in FIG. 1, the neuron elements of I + 1 layer from the neuron element AB I 3 I-layer AB I + 1 3 to reach the signal transmission path (dashed arrows) and the neuron element AB I 3 neuron element from AB signal transduction pathway leading to I + 1 2 (solid arrows) are both passing through the synapse element AB S3.
【0041】シナプス素子ABS3においては、それぞれの
伝達経路(または上位層ニューロンのアドレス)によっ
て異なる変調量(パルス位相変調、パルス幅変調など)
が得られるように内部にある複数の変調手段の各パラメ
ータが設定されている。In the synapse element ABS3 , the modulation amount (pulse phase modulation, pulse width modulation, etc.) that differs depending on each transmission path (or the address of the upper layer neuron)
Are set for each of the plurality of modulation means provided therein so as to obtain the following.
【0042】このように構成することにより、近接する
ニューロン素子の間で互いに重複する受容野構造がある
場合においても同一アナログ処理ブロックABSを経由す
る複数の異なる信号伝達経路を設定することが可能とな
る。その結果、神経回路網を構成する回路要素間の配線
問題の軽減、回路要素数の低減がもたらされる。[0042] With this arrangement, it is possible to set a plurality of different signal transmission path via the same analog processing block AB S even when there is a receptive field structure that overlap each other between the neuron elements close Becomes As a result, the problem of wiring between circuit elements constituting the neural network is reduced, and the number of circuit elements is reduced.
【0043】アナログ変調量は以下に説明するパルス位
相変調においては、シナプス回路を構成する要素である
キャパシタに与える電荷量などによって与えることがで
き、アナログ処理ブロックABS内の各変調手段にある浮
遊ゲート素子またはキャパシタにアナログ処理ブロック
制御線(図2(1)に示す)を介して所定電荷量が与え
られる。The analog modulation amount in the pulse phase modulation, described below, can be provided by such as a charge amount to be given to the capacitor is an element constituting the synapse circuit, in each modulation means of the analog processing block AB S floating A predetermined amount of charge is given to the gate element or the capacitor via an analog processing block control line (shown in FIG. 2A).
【0044】ここで、図4に示す回路構成制御手段2
は、回路構成情報記憶手段1に格納されたシナプス荷重
値データ(所定の蓄積電荷量を与える印加電圧など)を
読み出すと、浮遊ゲート素子(またはキャパシタ)にお
いて、シナプス荷重値相当の電荷が蓄積(電圧が発生)
するまで電流を注入する。その後、受容野構造を構成す
る要素となる各シナプス回路要素ABSk(k=1,2,・・
・)を時系列的にアクセスし、電圧印加して電荷(ホッ
トエレクトロン)を注入することによりシナプス荷重の
分布構造(受容野構造)を設定する。なお、高速に荷重
値相当のデータを書き換え可能で、かつ所定時間そのデ
ータを保持することができるメモリ素子(MRAM、FeRAM
など)が利用可能であれば、そのようなメモリ素子を用
いても良い。Here, the circuit configuration control means 2 shown in FIG.
Reads out synapse load value data (e.g., an applied voltage that gives a predetermined accumulated charge amount) stored in the circuit configuration information storage means 1 and accumulates charges corresponding to the synapse load value in the floating gate element (or capacitor) ( Voltage is generated)
Inject current until After that, each synaptic circuit element AB Sk (k = 1, 2,.
) Are accessed in a time series, and a voltage is applied to inject charges (hot electrons) to set a distribution structure (receptive field structure) of a synaptic load. A memory element (MRAM, FeRAM) capable of rewriting data corresponding to a load value at high speed and retaining the data for a predetermined time.
Etc.) can be used if such a memory element is available.
【0045】次に、図1に示す構成を用いて、並列階層
処理により画像認識を行う神経回路網を形成した場合に
ついて説明する。はじめに図9を参照して神経回路網の
処理内容を詳細に説明する。この神経回路網は、入力デ
ータ中の局所領域において、対象または幾何学的特徴な
どの認識(検出)に関与する情報を階層的に扱うものであ
り、その基本構造はいわゆるConvolutionalネットワー
ク構造(LeCun, Y. andBengio, Y., 1995, “Convolutio
nal Networks for Images Speech, and Time Series”
in Handbook of Brain Theory and Neural Networks
(M. Arbib, Ed.),MIT Press, pp.255-258)である。最終
層(最上位層)からの出力は認識結果としての認識され
た対象のカテゴリとその入力データ上の位置情報であ
る。Next, a case where a neural network for performing image recognition by parallel hierarchical processing using the configuration shown in FIG. 1 will be described. First, the processing content of the neural network will be described in detail with reference to FIG. This neural network hierarchically handles information related to recognition (detection) of an object or a geometric feature in a local region in input data, and its basic structure is a so-called Convolutional network structure (LeCun, Y. andBengio, Y., 1995, “Convolutio
nal Networks for Images Speech, and Time Series ”
in Handbook of Brain Theory and Neural Networks
(M. Arbib, Ed.), MIT Press, pp. 255-258). The output from the last layer (top layer) is the category of the recognized target as a recognition result and the position information on the input data.
【0046】データ入力層101は、CMOSセンサ、
或いはCCD素子等の光電変換素子からの局所領域デー
タを走査手段1の指示の下に入力する層である。最初の
特徴検出層(1,0)は、データ入力層101より入力さ
れた画像パターンの局所的な低次の特徴(特定方向成
分、特定空間周波数成分などの幾何学的特徴のほか色成
分特徴を含んでもよい)を全画面の各位置を中心として
局所領域(或いは、全画面にわたる所定のサンプリング
点の各点を中心とする局所領域)において同一箇所で複
数のスケールレベル又は解像度で複数の特徴カテゴリの
数だけ検出する。そのために、特徴の種類(例えば、幾
何学的特徴として所定方向の線分を抽出する場合にはそ
の幾何学的構造である線分の傾き)に応じた受容野構造
を有し、その程度に応じたパルス列を発生するニューロ
ン素子から構成される。The data input layer 101 includes a CMOS sensor,
Alternatively, it is a layer for inputting local area data from a photoelectric conversion element such as a CCD element under the instruction of the scanning means 1. The first feature detection layer (1, 0) is a local low-order feature of the image pattern input from the data input layer 101 (geometric features such as specific direction components and specific spatial frequency components, as well as color component features). May be included) in a local area centered on each position of the entire screen (or a local area centered on each predetermined sampling point over the entire screen) at a plurality of scale levels or resolutions at the same location. Detect only the number of categories. For this purpose, a receptive field structure corresponding to the type of the feature (for example, in the case of extracting a line segment in a predetermined direction as a geometric feature) has a receptive field structure corresponding to the degree, It is composed of neuron elements that generate a corresponding pulse train.
【0047】特徴統合層103(2,0)は、所定の受容
野構造(以下、受容野とは直前の層の出力素子との結合
範囲を、受容野構造とはその結合荷重の分布を意味す
る)を有し、パルス列を発生するニューロン素子からな
り、特徴検出層102(1,0)からの同一受容野内にあ
る複数のニューロン素子出力の統合(局所平均化、最大
出力検出等によるサブサンプリングなどの演算)を行
う。また、特徴統合層内のニューロンの各受容野は同一
層内のニューロン間で共通の構造を有している。The feature integration layer 103 (2,0) has a predetermined receptive field structure (hereinafter, “receptive field” indicates a coupling range with the output element of the immediately preceding layer, and “receptive field structure” indicates a distribution of the coupling load. ) And integrates a plurality of neuron element outputs in the same receptive field from the feature detection layer 102 (1, 0) (local sampling, sub-sampling by maximum output detection, etc.). Operation). Further, each receptive field of the neuron in the feature integration layer has a common structure among neurons in the same layer.
【0048】後続の層である各特徴検出層102
((1,1)、(1,2)、・・・、(1,M))及び各特徴統合
層103((2,1)、(2,2)、・・・、(2,M))は、それ
ぞれ所定の受容野構造を持ち、上述した各層と同様に前
者((1,1)、・・・)は、各特徴検出モジュールにおいて
複数の異なる特徴の検出を行い、後者((2,1)、・・・)
は、前段の特徴検出層からの複数特徴に関する検出結果
の統合を行う。但し、前者の特徴検出層は同一チャネル
に属する前段の特徴統合層の細胞素子出力を受けるよう
に結合(配線)されている。特徴統合層で行う処理であ
るサブサンプリングは、同一特徴カテゴリの特徴検出細
胞集団からの局所的な領域(当該特徴統合層ニューロン
の局所受容野)からの出力についての平均化などを行う
ものである。Each feature detection layer 102 as a subsequent layer
((1, 1), (1, 2),..., (1, M)) and each feature integration layer 103 ((2, 1), (2, 2),. )) Has a predetermined receptive field structure, and the former ((1, 1),...) Detects a plurality of different features in each feature detection module and performs the latter ((( 2,1), ...)
Performs integration of detection results for a plurality of features from the preceding feature detection layer. However, the former feature detection layer is connected (wired) so as to receive the cell element output of the preceding feature integration layer belonging to the same channel. The sub-sampling, which is a process performed in the feature integration layer, is for averaging the output from a local region (local receptive field of the feature integration layer neuron) from the feature detection cell population of the same feature category. .
【0049】以上に説明した並列階層構造を図1に示す
構成で実現した場合は、シナプスはアナログ処理ブロッ
クABSを構成し、I層のニューロン素子は、アナログ処理
ブロックABIを構成するものである。The case of realizing the configuration shown a parallel hierarchical structure described above in FIG. 1, synapse constitutes the analog processing block AB S, neuron element of the I layer, which constitutes the analog processing block AB I is there.
【0050】図8では、ある特徴検出(統合)細胞に対
する受容野を形成する特徴統合(検出)細胞のニューロン
群(ni)からの出力(当該細胞から見ると入力)に関与
する結合手段の構成を示している。信号伝達手段として
太線で示している部分は局所的な共通バスラインを構成
し、この信号伝達ライン上に複数のニューロンからのパ
ルス信号が時系列に並んで伝達される。In FIG. 8, the coupling means relating to the output from the neuron group (n i ) of the feature-integrated (detected) cells forming the receptive field for a certain detected (integrated) cell (input when viewed from the cell) is shown. 1 shows the configuration. Portions indicated by thick lines as signal transmission means constitute a local common bus line, and pulse signals from a plurality of neurons are transmitted in time series on this signal transmission line.
【0051】いわゆる、興奮性結合はシナプス結合手段
Sにおいて、パルス信号の増幅を行い、抑制性結合は逆
に減衰を与えるものである。パルス信号により情報の伝
達を行う場合、増幅及び減衰はパルス信号の振幅変調、
パルス幅変調、位相変調、周波数変調のいずれによって
も実現することができる。本実施形態においては、シナ
プス結合手段Sは、主にパルスの位相変調素子として用
い、信号の増幅は、特徴に固有な量としてのパルス到着
時間の実質的な進み、減衰は実質的な遅れとして変換さ
れる。即ち、シナプス結合は、出力先のニューロンにお
いて、個々の特徴に固有な時間軸上の到着位置(位相)を
与え、定性的には興奮性結合はある基準位相に対する到
着パルスの位相の進みを、抑制性結合では同様に遅れを
与えるものである。The so-called excitatory connection amplifies the pulse signal in the synaptic connection means S, and the inhibitory connection gives a reverse attenuation. When transmitting information using a pulse signal, amplification and attenuation are performed by amplitude modulation of the pulse signal,
It can be realized by any of pulse width modulation, phase modulation, and frequency modulation. In the present embodiment, the synapse coupling means S is mainly used as a phase modulation element of the pulse, and the amplification of the signal is substantially advancing the pulse arrival time as a characteristic-specific amount, and the attenuation is substantially a delay. Is converted. That is, the synaptic connection gives the arrival position (phase) on the time axis unique to each feature in the output neuron, and qualitatively the excitatory connection leads the phase of the arrival pulse to a certain reference phase, Inhibitory coupling also gives a delay.
【0052】図8の(A)において、各ニューロン素子n
jは、パルス信号(スパイクトレイン)を出力し、いわ
ゆるintegrate-and-fire型の入出力処理を行う。次にア
ナログ処理ブロックABIを構成するニューロン回路につ
いて説明する。各ニューロン素子は、いわゆるintegrat
e-and-fireニューロンを基本として拡張モデル化したも
ので、入力信号(アクションポテンシャルに相当するパ
ルス列)を時空間的に線形加算した結果が閾値を越した
ら発火し、パルス状信号を出力する点では、いわゆるin
tegrate-and-fireニューロンと同じである。In FIG. 8A, each neuron element n
j outputs a pulse signal (spike train) and performs so-called integral-and-fire type input / output processing. It will be described next neuron circuits constituting the analog processing block AB I. Each neuron element is a so-called integrat
This is an extended model based on e-and-fire neurons. It fires when the result of linear addition of input signals (pulse trains corresponding to action potentials) in time and space exceeds a threshold, and outputs a pulse-like signal. So what is called in
Same as the tegrate-and-fire neuron.
【0053】図8の(B)はニューロン素子としてのパ
ルス発生回路(CMOS回路)の動作原理を表す基本構
成の一例を示し、公知の回路(IEEE Trans. on Neural N
etworks Vol. 10, pp.540)を拡張し、所定の時間窓内で
の入力パルス信号の重み付き積分を実行可能としている
(時間窓重み付き積分による高次の特徴検出法について
は本出願人による特願2000−181487号を参
照)。ここでは、入力信号として興奮性と抑制性の入力
を受けるものとして構成されている。FIG. 8B shows an example of a basic configuration showing the operation principle of a pulse generation circuit (CMOS circuit) as a neuron element, and a known circuit (IEEE Trans.
etworks Vol. 10, pp. 540) to enable weighted integration of input pulse signals within a predetermined time window. See Japanese Patent Application No. 2000-181487. Here, it is configured to receive excitatory and inhibitory inputs as input signals.
【0054】なお、各ニューロン素子のパルス発火タイ
ミングの動作制御機構等に関しては、本願の主眼とする
ところではないので説明を省略する。The operation control mechanism for the pulse firing timing of each neuron element and the like are not the main subject of the present application, and therefore the description is omitted.
【0055】パルス信号によるニューロン間の信号の伝
達はいわゆるAER(Address Event Representation)の
手法(Lazzaro, et al. 1993, Silicon Auditory Proce
ssorsas Computer Peripherals, In Tourestzky, D. (e
d), Advances in Neural Information Processing Syst
ems 5. San Mateo, CA:Morgan Kaufmann Publishers)
を用いても良いし、本出願人による特願2000−18
1487号に開示されるような方法などによればよい。
これらは、図8に示したように局所的な共通バスを介し
て複数ニューロンからのパルス信号を伝達するのに好適
な方法である。Transmission of signals between neurons by pulse signals is a so-called AER (Address Event Representation) method (Lazzaro, et al. 1993, Silicon Auditory Procedure).
ssorsas Computer Peripherals, In Tourestzky, D. (e
d), Advances in Neural Information Processing Syst
ems 5. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann Publishers)
And Japanese Patent Application No. 2000-18 filed by the present applicant.
No. 1487 may be used.
These are suitable methods for transmitting pulse signals from a plurality of neurons via a local common bus as shown in FIG.
【0056】上述したパターン認識装置をカメラその他
の画像入力手段、或いはプリンタ及びディスプレイその
他の画像出力手段に搭載することができる。その結果、
低消費電力で小規模な回路構成により、特定被写体の認
識または検出を行って所定の動作、例えば画像入力手段
については、特定被写体を中心とするフォーカシング、
露出補正、ズーミング、或いは色補正などの処理を行う
ことができる。画像出力手段についても特定被写体に関
する最適色補正などの処理を自動的に行うことができ
る。The above-described pattern recognition apparatus can be mounted on a camera or other image input means, or a printer and a display or other image output means. as a result,
With a low-power consumption and small-scale circuit configuration, a specific operation is performed by recognizing or detecting a specific object, for example, for image input means, focusing around the specific object,
Processing such as exposure correction, zooming, or color correction can be performed. The image output means can also automatically perform processing such as optimal color correction for a specific subject.
【0057】次に、本実施形態の構成に係るパターン検
出(認識)装置を撮像装置に搭載させることにより、特
定被写体へのフォーカシングや特定被写体の色補正、露
出制御を行う場合について、図10を参照して説明す
る。図10は、実施形態に係るパターン検出(認識)装
置を撮像装置に用いた例の構成を示す図である。Next, FIG. 10 shows a case where a pattern detection (recognition) device according to the configuration of the present embodiment is mounted on an imaging device to perform focusing on a specific subject, color correction of the specific subject, and exposure control. It will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an example in which the pattern detection (recognition) device according to the embodiment is used for an imaging device.
【0058】図10の撮像装置1101は、撮影レンズおよ
びズーム撮影用駆動制御機構を含む結像光学系1102、CC
D又はCMOSイメージセンサー1103、撮像パラメータ
の計測部1104、映像信号処理回路1105、記憶部1106、撮
像動作の制御、撮像条件の制御などの制御用信号を発生
する制御信号発生部1107、EVFなどファインダーを兼ね
た表示ディスプレイ1108、ストロボ発光部1109、記録媒
体1110などを具備し、更に上述した時分割多重化処理を
行うパターン認識装置を被写体検出(認識)装置1111と
して備える。An image pickup apparatus 1101 shown in FIG. 10 includes an image forming optical system 1102 including a photographing lens and a drive control mechanism for zoom photographing.
D or CMOS image sensor 1103, imaging parameter measurement unit 1104, video signal processing circuit 1105, storage unit 1106, control signal generation unit 1107 that generates control signals such as control of imaging operation, control of imaging conditions, and viewfinders such as EVF And a pattern recognition device that performs the above-described time-division multiplexing process as a subject detection (recognition) device 1111.
【0059】この撮像装置1101は、例えば撮影された映
像中から予め登録された人物の顔画像の検出(存在位
置、サイズの検出)を被写体検出(認識)装置1111により
行う。そして、その人物の位置、サイズ情報が被写体検
出(認識)装置1111から制御信号発生部1107に入力される
と、同制御信号発生部1107は、撮像パラメータ計測部11
04からの出力に基づき、その人物に対するピント制御、
露出条件制御、ホワイトバランス制御などを最適に行う
制御信号を発生する。The image pickup apparatus 1101 performs detection (detection of the position and size) of a face image of a person registered in advance from, for example, a captured image by using a subject detection (recognition) apparatus 1111. When the position and size information of the person is input from the subject detection (recognition) device 1111 to the control signal generation unit 1107, the control signal generation unit 1107
Focus control for that person based on the output from 04,
A control signal for optimally controlling exposure condition control, white balance control, and the like is generated.
【0060】上述したパターン検出(認識)装置を、この
ように撮像装置に用いた結果、小型・低消費電力な回路
で、高速(リアルタイム)に人物検出とそれに基づく撮
影の最適制御を行うことができるようになる。As a result of using the above-described pattern detection (recognition) apparatus in an image pickup apparatus, a small-sized and low-power-consumption circuit can perform high-speed (real-time) person detection and optimal control of photographing based on the detection. become able to.
【0061】<第二の実施形態>図11に再構成可能な
アナログデジタル混載回路として実現される神経回路網
の他の構成例を示す。本実施形態に係る再構成可能な信
号処理回路は、図8に示すようなパターン認識のための
階層的神経回路網を実現する他の実施形態であり、パル
ス信号を検出カテゴリに応じてシナプス回路(アナログ
処理ブロック)において位相変調することにより、階層
的に低次特徴から高次特徴まで検出する点では第一の実
施形態と同じである。<Second Embodiment> FIG. 11 shows another configuration example of a neural network realized as a reconfigurable analog / digital mixed circuit. The reconfigurable signal processing circuit according to the present embodiment is another embodiment for realizing a hierarchical neural network for pattern recognition as shown in FIG. 8, and converts a pulse signal into a synapse circuit according to a detection category. (Analog processing block) is the same as the first embodiment in that hierarchical modulation is performed from low-order features to high-order features by performing phase modulation.
【0062】本信号処理回路は、シナプス素子としての
アナログ処理ブロックABS、パルス信号の位相遅延を与
えるデジタル処理ブロックDB、受容野構造(ニューロン
間の局所的結合構造)を可変とするためのスイッチブロ
ックSW、及びアナログ処理ブロックABTIからの出力に基
づき所定の信号出力を行う論理処理ブロックLB(ニュー
ロン素子の一部)とから構成される。回路構成情報記憶
手段1、回路構成制御手段2を含めた全体の構成は第一
の実施形態と同様、図6に示すとおりである。[0062] This signal processing circuit includes an analog processing block AB S as synaptic elements, digital processing block DB provide a phase delay of a pulse signal, the switch for the variable (local connection structure between neurons) receptor field structure configured block SW, and because the logic processing block LB performing predetermined signal output based on the output from the analog processing block AB TI (part of neuron element). The overall configuration including the circuit configuration information storage unit 1 and the circuit configuration control unit 2 is as shown in FIG. 6, as in the first embodiment.
【0063】このように、論理処理要素その他のデジタ
ル回路要素をアナログ回路要素と同様に分布、混在化さ
せる構成により、大規模集積化してもアナログ処理要素
の動作特性ばらつきの影響を受け難くし、安定動作可能
とすることができる。デジタル回路要素においてアナロ
グ処理要素の変動要因を吸収することができるからであ
る。As described above, the configuration in which the logic processing elements and other digital circuit elements are distributed and mixed in the same manner as the analog circuit elements makes it hard to be affected by the variation in the operating characteristics of the analog processing elements even in the case of large-scale integration. Stable operation is enabled. This is because digital circuit elements can absorb fluctuation factors of analog processing elements.
【0064】図11においてJ層のニューロン素子LBJ 3
が、I層(J>I、一般的にJ=I-1)のニューロン素子から
入力を受ける信号の伝達経路は、 LBI 4→ABS4→SW→DB3→LBJ 3、 LBI 3→ABS3→DB3→LBJ 3、 LBI 2→ABS2→SW→DB3→LBJ 3 の3経路である。In FIG. 11, the neuron element LB J 3 in the J layer is shown.
However, the transmission path of the signal received from the neuron element of the I layer (J> I, generally J = I-1) is LB I 4 → AB S4 → SW → DB 3 → LB J 3 , LB I 3 → AB S3 → DB 3 → LB J 3 , LB I 2 → AB S2 → SW → DB 3 → LB J 3
【0065】一方、J層のニューロン素子LBJ 2がI層の
ニューロン素子から入力を受ける信号の伝達経路は、 LBI 3→ABS3→SW→DB2→LBJ 2、 LBI 2→ABS2→DB2→LBJ 2、 LBI 1→ABS1→SW→DB2→LBJ 2 の3経路である。On the other hand, the signal transmission path of the neuron element LB J 2 in the J layer receiving the input from the neuron element in the I layer is as follows: LB I 3 → AB S 3 → SW → DB 2 → LB J 2 , LB I 2 → AB S2 → a third path of DB 2 → LB J 2, LB I 1 → AB S1 → SW → DB 2 → LB J 2.
【0066】これら3経路からなる2種類の経路はシナ
プス素子ABSで部分的に重複しているが、第一の実施形
態と同様、重複部分にあるシナプス素子が施すアナログ
変調量は信号経路によって一般的に異なる。また、シナ
プス素子ABSは、複数の経路(信号線)からの入力信号
についての変調機能のほかに、適切な経路(方向)への
分岐出力機能も有している。このために、本実施形態で
用いるシナプス素子用アナログ処理ブロックABSは、図
12に示すような構成をとる。ここに、アナログ処理ブ
ロックABSは、3つの入力信号を別個独立に受け、内部
に3つのアナログ変調手段と1個のスイッチ素子を有し
ている。アナログ変調手段からの各出力は、スイッチ素
子から5方向に任意に出力可能となっている。[0066] While the two types of route from the three paths are partially overlapping at the synapse element AB S, as in the first embodiment, the analog modulation amount synaptic elements in the overlapping parts are subjected by the signal path Generally different. Further, synapse element AB S, in addition to the modulation function for the input signals from a plurality of paths (signal lines), also has a branch output function to the appropriate path (direction). For this, the analog processing block AB S for synapse element used in the present embodiment has a configuration as shown in FIG. 12. Here, the analog processing block AB S receives three input signals separately and independently, has three analog modulation means and the one switch element therein. Each output from the analog modulation means can be arbitrarily output in five directions from the switch element.
【0067】また、本実施形態で用いるデジタル処理ブ
ロックDBの構成例を図13に示す。ここに、デジタル処
理ブロックDBは、3つの遅延素子と1つのスイッチブロ
ックを内部に有している。スイッチブロックは、特に時
間的に出力方向を分岐するスイッチ素子から構成される
点が図3に示すスイッチブロックSWと異なる。3つの遅
延素子からの出力は統合されて1つの信号線に出力され
る。FIG. 13 shows a configuration example of the digital processing block DB used in the present embodiment. Here, the digital processing block DB has three delay elements and one switch block inside. The switch block is different from the switch block SW shown in FIG. 3 in that the switch block particularly includes a switch element that temporally branches the output direction. The outputs from the three delay elements are integrated and output to one signal line.
【0068】シナプス用アナログ処理ブロックABSで
は、第一の実施形態と同様にパルス信号を入力し、所定
のパルス位相変調(または時間遅れ)を与えて出力す
る。この変調量(または遅延量)は、図14のABS用制
御線を介して制御される。また、時間遅延を与えるデジ
タル処理ブロックDBは、図14に示すDB用制御線を介し
て遅延特性が制御される。[0068] In the synapse analog processing block AB S, enter the first pulse signal similar to the embodiment of the outputs giving a predetermined pulse phase modulation (or time delay). The modulation amount (or delay) is controlled via the AB S control line in FIG. 14. In addition, the delay characteristics of the digital processing block DB that gives a time delay are controlled via a DB control line shown in FIG.
【0069】本実施形態では、ニューロン素子による複
数下位カテゴリの検出信号を統合する機能は、論理処理
ブロックLBを用いて構成され、ニューロン素子回路の一
部は上記論理処理ブロックLBを構成し、その論理処理ブ
ロックは、予めリスト又は辞書形式で記述された組み合
わせリスト構造データを参照して認識カテゴリに該当す
る組み合わせの入力信号があったか否かを判定する一種
の組み合わせ論理回路および所定の認識(検出)信号の
出力回路(Flip-Flop回路及び論理回路)等から構成さ
れる。In the present embodiment, the function of integrating the detection signals of a plurality of lower categories by the neuron element is constituted by using the logic processing block LB, and a part of the neuron element circuit constitutes the logic processing block LB. The logic processing block refers to combination list structure data described in advance in a list or dictionary format, and determines whether there is an input signal of a combination corresponding to a recognition category, and a predetermined recognition (detection). It comprises a signal output circuit (Flip-Flop circuit and logic circuit) and the like.
【0070】最も単純な論理回路の形態としては、第一
の実施形態に示したようにシナプス回路で位相変調を受
け、それぞれが異なる特徴カテゴリを表す複数のパルス
信号列を論理処理ブロックが入力し、それらのANDをと
る回路である。本実施形態では、論理処理ブロックLBに
よりANDをとる前に、デジタル処理ブロックDBにおいて
遅延素子(デジタル回路素子)により各入力パルスに所
定の遅延を与え、時間軸上でパルス到着時刻がほぼ同一
になるようにする。As the simplest form of a logic circuit, as shown in the first embodiment, a logic processing block receives a plurality of pulse signal trains each receiving a phase modulation by a synapse circuit and representing a different feature category. , And a circuit that ANDs them. In this embodiment, a predetermined delay is given to each input pulse by a delay element (digital circuit element) in the digital processing block DB before the AND operation is performed by the logical processing block LB, so that the pulse arrival times are substantially the same on the time axis. To be.
【0071】例えば、ある特徴カテゴリの検出を表すパ
ルス信号について、基準時刻に対するそのパルス到着の
時間をtnとすると、遅延素子ではT-tnの遅延(T>
tn)をそのパルス信号に対して与える。なお、遅延量
はデジタル的に与えられるため、遅延素子からの出力パ
ルスが互いに時間軸上で厳密に一致しない場合が生じえ
るが、その不一致の大きさは最大でもパルス幅の半分以
下の程度となるように遅延量の精度が与えられているも
のとする。For example, assuming that a pulse arrival time of a pulse signal representing the detection of a certain feature category with respect to a reference time is t n , the delay element has a delay of Tt n (T>
t n ) is given to the pulse signal. Since the delay amount is digitally given, output pulses from the delay elements may not exactly coincide with each other on the time axis, but the magnitude of the mismatch is at most about half of the pulse width. It is assumed that the accuracy of the delay amount is given so that
【0072】第一の実施形態に示すようにシナプス回路
素子での変調を受けたパルス信号を共通バス経由で論理
処理ブロックが入力する場合には、上述した遅延素子は
遅延量を入力パルスに応じて切り替える(変調する)。
さらにマルチプレクサ回路を経由して多入力一出力のAN
D素子に入力する。As shown in the first embodiment, when a pulse signal modulated by a synapse circuit element is input to a logic processing block via a common bus, the above-described delay element changes the delay amount according to the input pulse. Switch (modulate).
Multi-input, one-output AN via multiplexer circuit
Input to D element.
【0073】以上のようにすることにより、低次特徴の
リスト構造で与えられる高次特徴データの検出は単純な
AND処理により実現することができる。ただし、単純なA
ND処理では構成要素である全ての低次特徴データが検出
されない限り、高次特徴の検出が行われることはない。
そこで検出される構成要素の割合が一定値以上であれば
該当する高次特徴が検出されたことになるように論理回
路を構成してもよい。例えば、M個の低次特徴要素から
構成される高次特徴の検出がN個の低次特徴要素の所定
空間配置での検出が行われることによりなされるとする
と、MCN(=M!/(M-N)!N!)個(但し、m!=m
(m−1)・・・2・1)の夫々異なる組み合わせのパ
ルス信号を入力するN入力1出力AND素子を設定し、それ
ぞれの出力のORをとるように構成すればよい。As described above, the detection of the high-order feature data given by the low-order feature list structure is simple.
It can be realized by AND processing. However, a simple A
In the ND processing, higher-order features are not detected unless all lower-order feature data as constituent elements are detected.
Therefore, the logic circuit may be configured such that if the ratio of the detected components is equal to or more than a certain value, the corresponding higher-order feature is detected. For example, assuming that the detection of higher-order features composed of M lower-order feature elements is performed by detecting N lower-order feature elements in a predetermined spatial arrangement, M C N (= M! / (MN)! N!) (However, m! = M
(M-1)... 2-1) N-input 1-output AND elements for inputting different combinations of pulse signals may be set, and the outputs may be ORed.
【0074】次に、上記リスト構造データについて説明
する。図7に示すように、高次パターンを構成する中次
(低次)パターンの互いに連結するリスト構造として与
えられる。Next, the list structure data will be described. As shown in FIG. 7, it is provided as a linked list structure of middle-order (low-order) patterns constituting a high-order pattern.
【0075】このデータ構造の例を図9に示す。ここに
高次パターンのカテゴリを「顔」とし、これに対応して
検出される予定の中次パターンのカテゴリは「目」、
「鼻」、「口」のように与えられる。各中次パターンに
ついても同様にそれを構成する低次パターンリスト構造
(木構造)データとして与えられる。FIG. 9 shows an example of this data structure. Here, the category of the higher-order pattern is “face”, and the category of the middle-order pattern to be detected corresponding to this is “eye”,
Given like "nose", "mouth". Similarly, each intermediate pattern is given as low-order pattern list structure (tree structure) data constituting the same.
【0076】このデータ構造には構成要素となる各中次
パターンの空間配置情報が記述されていないが、これ
は、図8の階層的神経回路網を用いた構成において、各
特徴検出層ニューロンがその前の層の特徴統合層に対し
て予め学習された空間配置を満たす複数の局所的特徴要
素が存在することを検出できるようにシナプス結合して
いることを前提としているからである(特願2000−
181487号参照)。即ち、予定された空間配置関係
を満たすような局所的特徴要素が存在すれば、それぞれ
の検出信号(パルス信号)が予め設定された時間間隔で
特徴検出層ニューロンに入力されるため、特徴検出層ニ
ューロン素子内では、特徴要素間の空間配置関係を記述
するデータを参照しなくても良いからである。Although this data structure does not describe the spatial arrangement information of each of the middle-order patterns as constituent elements, this is because in the configuration using the hierarchical neural network shown in FIG. This is because it is presumed that synapse connection is performed so that it is possible to detect the presence of a plurality of local feature elements satisfying the spatial arrangement previously learned with respect to the feature integration layer of the previous layer (Japanese Patent Application 2000-
181487). That is, if there is a local feature element that satisfies the predetermined spatial arrangement relationship, each detection signal (pulse signal) is input to the feature detection layer neuron at a preset time interval. This is because it is not necessary to refer to data describing the spatial arrangement relationship between the feature elements in the neuron element.
【0077】図9において中次特徴が黒丸で表示されて
いるのは、「顔」としての検出に必要な中耳特徴の検出
の状態を表し、白丸として与えられているのは未検出の
状態を示す。図9は、明らかに少なくとも3つの中次特
徴の検出が必要であることを表している。In FIG. 9, the middle features are indicated by black circles, indicating the state of detection of the middle ear feature necessary for detection as “face”, and the white circles indicate undetected states. Is shown. FIG. 9 clearly shows that detection of at least three intermediate features is required.
【0078】<第三の実施形態>要部構成を図16に示
す。本実施形態においては、初期データ及び中間出力デ
ータ保持手段4を用い、中間出力データのフィードバッ
クを行いながら回路構成の制御(再構成)を行うことに
より、実質的に2層で図8に示す並列階層処理回路の実
現を行う。ここに、ある時刻で各特徴検出層内において
検出する特徴の種別(カテゴリまたはサイズ)は一つで
あり、その種別は時系列的に回路構成制御手段2により
更新される。そのため、再構成処理回路3内において並
列的に配置される特徴種別の数sは第一実施形態の場合
の特徴種別数Nと比べて格段に少なくすることができる
(s=1も可)。<Third Embodiment> FIG. 16 shows the configuration of the main part. In the present embodiment, the initial data and the intermediate output data holding means 4 are used to control (reconfigure) the circuit configuration while feeding back the intermediate output data, so that the parallel configuration shown in FIG. Implement a hierarchical processing circuit. Here, the type (category or size) of the feature detected in each feature detection layer at a certain time is one, and the type is updated by the circuit configuration control means 2 in time series. Therefore, the number s of feature types arranged in parallel in the reconstruction processing circuit 3 can be significantly reduced as compared with the number N of feature types in the first embodiment (s = 1 is also possible).
【0079】ここでは、パターン認識を行う再構成処理
回路3は、入力データ上の各サンプリング点において、
時系列的に異なるカテゴリのパターン検出に関する中間
処理結果を中間出力記憶手段4に保持しながら階層的に
行う。回路構成制御手段2は、中間出力記憶手段4から
読み出される各特徴検出層102での検出結果(ニュー
ロン素子ABD)を特徴統合層103の各ニューロン素子
(ABI)に出力するとともに、回路構成情報記憶手段1
から読み出される回路構成情報に基づいてスイッチブロ
ックSWのON/OFFパターン、およびアナログ処理ブロック
ABのパラメータの設定を行う。In this case, the reconstruction processing circuit 3 for performing pattern recognition performs the following operations at each sampling point on the input data.
The processing is performed hierarchically while holding the intermediate processing results relating to the detection of patterns of different categories in time series in the intermediate output storage means 4. The circuit configuration control means 2 outputs the detection result (neuron element AB D ) of each feature detection layer 102 read from the intermediate output storage means 4 to each neuron element (AB I ) of the feature integration layer 103, and the circuit configuration Information storage means 1
ON / OFF pattern of switch block SW and analog processing block based on circuit configuration information read from
Set the parameters of AB.
【0080】再構成処理回路3においては、第一の実施
形態と同様、カスケード的に交互に配列された特徴検出
層102と特徴統合層103が、低次から高次パターン
検出までを階層的に行う(図8)が、本実施形態では、
処理の階層構成を仮想的に実現するために、それを時系
列的に行う。このようにすることにより、全体的な回路
規模を大幅に小さくすることができる。In the reconstruction processing circuit 3, similarly to the first embodiment, the feature detection layers 102 and the feature integration layers 103 which are arranged alternately in a cascade form hierarchically from low-order to high-order pattern detection. (FIG. 8), but in this embodiment,
In order to virtually realize the hierarchical structure of the processing, the processing is performed in time series. By doing so, the overall circuit scale can be significantly reduced.
【0081】各特徴検出層102からの出力は、後段の
特徴統合層103において前実施形態と同様のサブサン
プリング処理が行われた後、一時的に中間出力情報保持
手段4に格納される。更に、特徴検出層102は、以下
に示すようにシナプス荷重分布(局所受容野構造)が更
新されると同時に、中間出力データ保持手段4から時系
列的に特徴種別ごとの検出結果を入力する。The output from each feature detection layer 102 is temporarily stored in the intermediate output information holding means 4 after the same sub-sampling processing as in the previous embodiment is performed in the subsequent feature integration layer 103. Furthermore, the feature detection layer 102 receives the update of the synapse load distribution (local receptive field structure) as described below and, at the same time, inputs the detection results for each feature type from the intermediate output data holding unit 4 in time series.
【0082】例えば、目に相当するパターン(中次パタ
ーン)の検出を行う特徴検出層102の局所受容野構造
は、当該中次パターンを構成する低次パターンP1,P2,・・
・Pnのそれぞれに固有な局所受容野構造として、パター
ンPk (k=1,・・・,n)ごとの特徴検出層出力を中間出力デ
ータ保持手段4から入力するたびに更新(または設定)さ
れる。なお、特徴検出層の各ニューロンの受容野構造は
特徴種別に応じて更新されるが、特徴統合層各ニューロ
ンの受容野構造は特徴種別のうち受容野サイズが同一で
あれば更新しない。For example, the local receptive field structure of the feature detection layer 102 for detecting a pattern corresponding to the eye (intermediate pattern) is composed of low-order patterns P 1 , P 2 ,.
Update (or set) each time a feature detection layer output for each pattern Pk (k = 1,..., N) is input from the intermediate output data holding means 4 as a local receptive field structure unique to each of P n Is done. Note that the receptive field structure of each neuron in the feature detection layer is updated according to the feature type, but the receptive field structure of each neuron in the feature integration layer is not updated if the receptive field size is the same among the feature types.
【0083】この局所受容野構造は、入力されるべき特
徴の種別ごとに回路構成情報記憶手段1にデジタルデー
タとして保持され、当該記憶手段1から読み出され、回
路構成制御手段2からの制御信号により更新される。The local receptive field structure is stored as digital data in the circuit configuration information storage means 1 for each type of feature to be input, read out from the storage means 1, and read from the control signal from the circuit configuration control means 2. Will be updated by
【0084】例えば、ある時刻で目に相当するパターン
の検出を行っていた特徴検出層102(中次特徴検出を
行う層)のニューロンの受容野構造は、別の時刻では、
鼻又は口に相当するパターンの検出を行うように、回路
構成制御手段2からの制御信号に従って所定の順序で更
新される。For example, the receptive field structure of the neuron of the feature detection layer 102 (the layer for performing the secondary feature detection) that has detected the pattern corresponding to the eye at a certain time is different from that at another time.
It is updated in a predetermined order according to a control signal from the circuit configuration control means 2 so as to detect a pattern corresponding to a nose or a mouth.
【0085】このように入力データについて、一つの再
構成処理回路3で異なる特徴検出(認識)を時間的にず
らして行う多重化処理を行うことにより、入力データ上
のサンプリング位置での複数の特徴検出を別個独立に同
時並列的に行う回路構成と比べて、大幅な回路規模の縮
小がもたされる。As described above, by performing the multiplexing process for detecting different features (recognition) at different timings in one reconstruction processing circuit 3 on the input data, a plurality of features at the sampling position on the input data are obtained. Compared with a circuit configuration in which detection is performed independently and simultaneously in parallel, the circuit scale is greatly reduced.
【0086】時間的に制御される受容野の構造は、動的
に再構成可能なアナログデジタル回路要素を混載する回
路構成情報データを格納する不図示のSRAM(またはMRA
M、FRAM等)などから構成される回路構成情報記憶手段
1と回路構成制御手段2とにより与えられる。The structure of the temporally controlled receptive field is an SRAM (or MRA) (not shown) that stores circuit configuration information data including dynamically reconfigurable analog / digital circuit elements.
M, FRAM, etc.) and a circuit configuration information storage unit 1 and a circuit configuration control unit 2.
【0087】図9に示すような局所受容野構造を有する
ニューロンからなる階層的神経回路網を実現する際に
は、各層ごとに回路構成情報を更新するための記憶手段
と回路構成制御手段が一般的に必要となるが、本実施形
態では、以下に示すように、階層構造の層数が幾つであ
っても一セットの回路構成情報記憶手段1、及び回路構
成制御手段2があれば足りる。When realizing a hierarchical neural network composed of neurons having a local receptive field structure as shown in FIG. 9, a storage means for updating circuit configuration information for each layer and a circuit configuration control means are generally used. Although it is necessary in this embodiment, as shown below, a single set of the circuit configuration information storage unit 1 and the circuit configuration control unit 2 suffices regardless of the number of layers in the hierarchical structure.
【0088】例えば、ある時刻で特徴検出層102が入
力データ上の各サンプリング点で検出すべき特徴の種別
(例えば、特徴カテゴリとサイズ)が一つであるとする
と、特徴検出層ニューロンの各局所的受容野の構造も同
一となる。その結果、受容野構造を与える回路構成情報
記憶手段1及び回路構成制御手段2を共有化して時系列
的に各スイッチブロックSBとアナログ処理ブロックABS
に回路構成情報を与えることができる。For example, assuming that the type of feature (for example, feature category and size) to be detected by the feature detection layer 102 at each sampling point on the input data at a certain time is one, each localization of the neuron of the feature detection layer 102 The structure of the target receptive field is the same. As a result, the circuit configuration information storage means 1 and the circuit configuration control means 2 for providing the receptive field structure are shared, and each switch block SB and the analog processing block AB S
Can be given circuit configuration information.
【0089】受容野構造を反映した結合ごとの重み係数
の更新及び設定は、回路構成情報記憶手段1から供給さ
れる重み係数データに従ってアナログ処理ブロックABS
のシナプス回路の荷重データが更新されることにより実
現される。The updating and setting of the weight coefficient for each connection reflecting the receptive field structure is performed in accordance with the analog processing block AB S according to the weight coefficient data supplied from the circuit configuration information storage means 1.
Is realized by updating the load data of the synapse circuit.
【0090】例えば、シナプス荷重値はアナログ処理ブ
ロックABS内の浮遊ゲート素子に蓄えられる注入電荷量
により与えられるとすると、シナプス荷重の設定など
は、回路構成情報記憶手段1に格納された重み係数デー
タに相当するシナプスごとの荷重値に相当する電荷の注
入が図2に示すABS制御線を介してなされることにより
行われる。[0090] For example, when the synapse load value is given by injection amount of charges stored in the floating gate devices in the analog processing block AB S, etc. set of synaptic weights, weight coefficients stored in the circuit configuration information storage means 1 injection of charges corresponding to the load value for each synapse corresponding to the data is performed by being made via the AB S control line shown in FIG.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログ処理要素を複数含む並列処理回路構成におい
て、アナログ信号処理要素とデジタル回路要素であるス
イッチ要素を所定の格子上に配列し、各要素の制御を行
うことにより、処理要素間の配線構造及び処理要素間を
伝達する信号の重み付けを任意に制御可変としたので、
複数の回路構成を少数の基本回路構成で多様に構成する
ことができ、回路要素数の増減なく大規模な並列処理ア
ナログ処理回路を小規模な回路構成で実現することがで
きる。As described above, according to the present invention,
In a parallel processing circuit configuration including a plurality of analog processing elements, an analog signal processing element and switch elements, which are digital circuit elements, are arranged on a predetermined lattice, and control of each element is performed, so that a wiring structure between the processing elements and processing are performed. Since the weight of the signal transmitted between the elements is arbitrarily controllable,
A plurality of circuit configurations can be variously configured with a small number of basic circuit configurations, and a large-scale parallel processing analog processing circuit can be realized with a small-scale circuit configuration without increasing or decreasing the number of circuit elements.
【0092】また、アナログ処理要素、及びデジタル回
路要素である論理処理要素とスイッチ要素を所定の格子
上に配列し、各要素の制御を行うことにより、要素間の
配線構造およびアナログ処理要素を介した要素間の信号
伝達の重み付けを任意に設定制御可能としたことによ
り、回路規模をアナログ回路要素だけ、或いはデジタル
回路要素だけで構成する場合と比べて大幅に縮小するこ
とができる。Also, by arranging analog processing elements, logic processing elements, which are digital circuit elements, and switch elements on a predetermined grid, and controlling each element, the wiring structure between the elements and the analog processing element can be controlled. By making it possible to arbitrarily set and control the weighting of the signal transmission between the elements, the circuit scale can be significantly reduced as compared with the case where the circuit is composed of only analog circuit elements or only digital circuit elements.
【0093】特に、論理処理要素その他のデジタル回路
要素をアナログ回路要素と同様に分布、混在化させるこ
とにより、大規模集積化してもアナログ処理要素の動作
特性ばらつきの影響を受け難くし、安定動作可能とする
ことができる。In particular, by distributing and mixing logic processing elements and other digital circuit elements in the same manner as analog circuit elements, even when integrated on a large scale, it is less susceptible to variations in the operating characteristics of analog processing elements and stable operation. Can be possible.
【図1】演算処理回路の要部構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an arithmetic processing circuit.
【図2】再構成可能な信号処理回路の基本要素ブロック
間の結線図である。FIG. 2 is a connection diagram between basic element blocks of a reconfigurable signal processing circuit.
【図3】シナプス用アナログ処理ブロックの構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram of a synapse analog processing block.
【図4】シナプス部とニューロン素子の構成を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a synapse unit and a neuron element.
【図5】スイッチブロック手段の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of switch block means.
【図6】スイッチブロック手段の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of switch block means.
【図7】スイッチブロック手段の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of switch block means.
【図8】階層的神経回路網の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a hierarchical neural network.
【図9】再構成可能な信号処理回路の全体構成図であ
る。FIG. 9 is an overall configuration diagram of a reconfigurable signal processing circuit.
【図10】パターン認識装置を撮影装置に搭載した応用
例の要部構成図である。FIG. 10 is a main part configuration diagram of an application example in which a pattern recognition device is mounted on a photographing device.
【図11】演算処理回路の要部構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of an arithmetic processing circuit.
【図12】シナプス用アナログ処理ブロックの構成図で
ある。FIG. 12 is a configuration diagram of a synapse analog processing block.
【図13】本発明の第二の実施形態に係るデジタル処理
ブロックの構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a digital processing block according to a second embodiment of the present invention.
【図14】再構成可能な信号処理回路の基本要素ブロッ
ク間の結線図である。FIG. 14 is a connection diagram between basic element blocks of a reconfigurable signal processing circuit.
【図15】中次特徴の配置関係を表すリスト構造データ
の例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of list structure data representing the arrangement relationship of secondary features.
【図16】演算処理回路の要部構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a main part of an arithmetic processing circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 修 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 5L096 HA11 LA11 LA14 LA17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Osamu Nomura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 5L096 HA11 LA11 LA14 LA17
Claims (17)
報に基づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力す
る回路構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、 それぞれ複数のスイッチ素子と複数の信号線とを含む複
数のスイッチブロック手段と、 入力信号に対して所定の信号変調を行うアナログ処理ブ
ロック手段と、 前記スイッチブロック手段またはアナログ処理ブロック
間を結ぶ信号線を備え、 前記回路構成制御手段が前記複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロック手
段での信号変調量を制御することにより、前記演算処理
回路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを特
徴とする信号処理回路。An arithmetic processing circuit; circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information; and a circuit for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means. A plurality of switch blocks each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines; and an analog processing block for performing a predetermined signal modulation on an input signal. A signal line connecting the switch block means or the analog processing block, wherein the circuit configuration control means controls an on / off pattern of the plurality of switch element operations or a signal modulation amount in the analog processing block means. A signal processing circuit for causing the arithmetic processing circuit to execute a plurality of different signal processing functions.
報に基づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力す
る回路構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、複数のスイッチブロック手段と、
それぞれ複数の第一及び第二のタイプのアナログ処理ブ
ロック手段とが所定の信号線により所定のパターンで結
線され、 前記第一のタイプのアナログ処理ブロック手段は、前記
第二のタイプのアナログ処理ブロック手段からの信号に
所定の変調を与え、 前記第二のタイプのアナログ処理ブロック手段は、前記
第一のタイプの複数アナログ処理ブロック手段からの信
号を統合することにより所定の信号を出力し、 前記スイッチブロック手段は、複数のスイッチ素子と複
数の信号線とを有し、 前記回路構成制御手段が当該複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックの
信号変調パラメータを制御することにより、前記演算処
理回路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを
特徴とする信号処理回路。2. An arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and a circuit for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means A configuration control unit, wherein the arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units;
Each of the plurality of first and second types of analog processing block means is connected in a predetermined pattern by a predetermined signal line, and the first type of analog processing block means is the second type of analog processing block. Applying a predetermined modulation to the signal from the means, the second type of analog processing block means outputs a predetermined signal by integrating signals from the plurality of analog processing block means of the first type, The switch block means has a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, and the circuit configuration control means controls on / off patterns of the plurality of switch element operations or signal modulation parameters of the analog processing block. A signal processing circuit for causing the arithmetic processing circuit to execute a plurality of different signal processing functions.
報に基づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力す
る回路構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、 それぞれ複数のスイッチ素子と複数の信号線とを含む複
数のスイッチブロック手段と、論理処理ブロック手段
と、入力信号に対して所定の変調を行うアナログ処理ブ
ロック手段とが所定の信号線により結線され、 前記回路構成制御手段が前記複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックの
信号変調量を制御することにより、前記演算処理回路に
異なる複数の信号処理機能を実行させることを特徴とす
る信号処理回路。3. An arithmetic processing circuit; circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information; and a circuit for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means. The arithmetic processing circuit includes a plurality of switch block units each including a plurality of switch elements and a plurality of signal lines, a logic processing block unit, and performs a predetermined modulation on an input signal. The arithmetic processing circuit is connected to an analog processing block means by a predetermined signal line, and the circuit configuration control means controls an on / off pattern of the operation of the plurality of switch elements or a signal modulation amount of the analog processing block. A plurality of different signal processing functions.
号線を介して前記複数のアナログ処理ブロック手段から
の信号を入力することを特徴とする請求項1乃至3に記
載の信号処理回路。4. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the switch block unit inputs signals from the plurality of analog processing block units via a predetermined signal line.
信号変調手段と出力信号の分岐回路とを有することを特
徴とする請求項1乃至3に記載の信号処理回路。5. The signal processing circuit according to claim 1, wherein said analog processing block means includes an input signal modulation means and an output signal branch circuit.
信号に対して時間的に異なる所定の重み付き加算処理ま
たは重み付き積分処理を行うことを特徴とする請求項1
乃至3に記載の信号処理回路。6. The analog processing block means according to claim 1, wherein a predetermined time-dependent addition processing or weighted integration processing is performed on the input signal.
4. The signal processing circuit according to any one of claims 1 to 3.
る変調度を設定可能な複数の入力信号変調回路を有する
ことを特徴とする請求項1乃至3に記載の信号処理回
路。7. The signal processing circuit according to claim 1, wherein said analog processing block means has a plurality of input signal modulation circuits capable of setting different degrees of modulation.
遅延または位相を変調する回路であることを特徴とする
請求項7に記載の信号処理回路。8. The signal processing circuit according to claim 7, wherein said input signal modulation circuit is a circuit for modulating a delay or a phase of a pulse signal.
出力用信号線と、複数のスイッチ素子とを有し、所定の
前記信号線から入力された信号を他の前記信号線に出力
することを特徴とする請求項1乃至3に記載の信号処理
回路。9. The switch block means includes a plurality of input / output signal lines and a plurality of switch elements, and outputs a signal input from a predetermined signal line to another signal line. The signal processing circuit according to claim 1, wherein:
入力信号についての少なくとも一つの論理積回路を有す
ることを特徴とする請求項3に記載の信号処理回路。10. The signal processing circuit according to claim 3, wherein said logic processing block means has at least one AND circuit for a plurality of input signals.
ック手段は、入力信号の変調手段を有し、前記第二のタ
イプのアナログ処理ブロック手段は、入力信号の重み付
き時間積分を行うことを特徴とする請求項2に記載の信
号処理回路。11. The first type of analog processing block includes input signal modulating means, and the second type of analog processing block performs weighted time integration of the input signal. The signal processing circuit according to claim 2, wherein
制御線からの制御信号により前記複数のスイッチ素子の
オンまたはオフ動作が設定されることを特徴とする請求
項9に記載の信号処理回路。12. The signal processing circuit according to claim 9, wherein said switch block means sets on / off operations of said plurality of switch elements by a control signal from a predetermined control line.
向に複数の信号線を配してなることを特徴とする請求項
9に記載の信号処理回路。13. The signal processing circuit according to claim 9, wherein said switch block means comprises a plurality of signal lines arranged in the same direction.
と、 演算処理回路と、 回路構成情報を記憶する回路構成情報記憶手段と、 前記回路構成情報記憶手段から読み出される回路構成情
報に基づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力す
る回路構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ手段と、
アナログ処理ブロック手段と、前記スイッチ手段または
アナログ処理ブロック間を結ぶ信号線とを少なくとも備
え、 前記回路構成情報記憶手段は、前記複数のスイッチ手段
オン、オフパターン情報と前記複数のアナログ処理ブロ
ックの信号変調用データとをそれぞれ少なくとも一種類
記憶し、 前記回路構成制御手段は、前記回路構成情報記憶手段か
ら読み出された回路構成情報に基づき、前記複数のスイ
ッチ手段のオン、オフパターン制御信号と、前記複数の
アナログ処理ブロックに所定の信号変調用データを与え
ることにより、当該入力パターンの一部または全部につ
いて、所定の複数位置で所定の複数の特徴カテゴリを検
出して、所定の認識結果を出力する出力手段とを有する
ことを特徴とするパターン認識装置。14. An input means for inputting pattern data, an arithmetic processing circuit, a circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, and the arithmetic processing circuit based on circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means. And a circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal, wherein the arithmetic processing circuit comprises a plurality of switch means,
An analog processing block means, and at least a signal line connecting between the switching means or the analog processing blocks, wherein the circuit configuration information storage means includes a plurality of switching means on / off pattern information and signals of the plurality of analog processing blocks And at least one type of modulation data, respectively, the circuit configuration control means, based on the circuit configuration information read from the circuit configuration information storage means, on and off pattern control signal of the plurality of switch means, By applying predetermined signal modulation data to the plurality of analog processing blocks, a predetermined plurality of feature categories are detected at predetermined positions and a predetermined recognition result is output for a part or all of the input pattern. A pattern recognition device comprising:
手段と、 前記回路構成情報記憶手段から読み出される回路構成情
報と前記記憶手段が保持する前記中間出力データとに基
づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力する回路
構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ素子と複
数の信号線とを含む複数のスイッチブロック手段と、入
力信号に対して所定の信号変調を行うアナログ処理ブロ
ック手段と、前記スイッチブロック手段またはアナログ
処理ブロック間を結ぶ信号線とを少なくとも備え、 前記回路構成制御手段が、前記複数のスイッチ素子動作
のオン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロック
での信号変調量を制御することにより、前記演算処理回
路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを特徴
とする信号処理回路。15. An arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit, and a circuit configuration read from the circuit configuration information storage means Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on information and the intermediate output data held by the storage means, wherein the arithmetic processing circuit has a plurality of switch elements and a plurality of A plurality of switch block units including a signal line, an analog processing block unit for performing predetermined signal modulation on an input signal, and a signal line connecting between the switch block unit or the analog processing block; The control means controls an on / off pattern of the operation of the plurality of switch elements or a signal change in the analog processing block. By controlling the amount, the signal processing circuit, characterized in that to execute a plurality of signal processing functions different to the arithmetic processing circuit.
手段と、 前記回路構成情報記憶手段から読み出される回路構成情
報と前記記憶手段が保持する前記中間出力データとに基
づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力する回路
構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、複数のスイッチ素子と複数の信号
線とを含む複数のスイッチブロック手段と、それぞれ複
数の第一及び第二のタイプのアナログ処理ブロック手段
とが所定の信号線により所定のパターンで結線され、 前記第一のタイプのアナログ処理ブロック手段は、前記
第二のタイプのアナログ処理ブロック手段からの信号に
所定の変調を与え、 前記第二のタイプのアナログ処理ブロック手段は、前記
第一のタイプの複数アナログ処理ブロックからの信号を
統合することにより所定の信号を出力し、 前記回路構成制御手段が当該複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックの
信号変調パラメータを制御することにより、前記演算処
理回路に異なる複数の信号処理機能を実行させることを
特徴とする信号処理回路。16. An arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit, and a circuit configuration read from the circuit configuration information storage means Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on information and the intermediate output data held by the storage means, wherein the arithmetic processing circuit includes a plurality of switch elements and a plurality of signals. A plurality of switch block means including a plurality of lines, and a plurality of first and second types of analog processing block means are respectively connected in a predetermined pattern by predetermined signal lines; Provides a predetermined modulation to the signal from the second type analog processing block means, The stage outputs a predetermined signal by integrating signals from the plurality of analog processing blocks of the first type, and the circuit configuration control means controls the on / off pattern of the operation of the plurality of switch elements or the analog processing block. A signal processing circuit that controls the arithmetic processing circuit to execute a plurality of different signal processing functions.
手段と、 前記回路構成情報記憶手段から読み出される回路構成情
報と前記記憶手段が保持する前記中間出力データとに基
づき前記演算処理回路に所定の制御信号を出力する回路
構成制御手段とを有し、 前記演算処理回路は、それぞれ複数のスイッチ素子と複
数の信号線とを含む複数のスイッチブロック手段と、論
理処理ブロック手段と、入力信号に対して所定の変調を
行うアナログ処理ブロック手段とが所定の信号線により
結線され、 前記回路構成制御手段が当該複数のスイッチ素子動作の
オン、オフパターンまたは前記アナログ処理ブロックの
信号変調量を制御することにより、前記演算処理回路に
異なる複数の信号処理機能を実行させることを特徴とす
る信号処理回路。17. An arithmetic processing circuit, circuit configuration information storage means for storing circuit configuration information, storage means for holding intermediate output data from the arithmetic processing circuit, and a circuit configuration read from the circuit configuration information storage means Circuit configuration control means for outputting a predetermined control signal to the arithmetic processing circuit based on information and the intermediate output data held by the storage means, wherein the arithmetic processing circuit has a plurality of switch elements and a plurality of A plurality of switch block units including a signal line, a logic processing block unit, and an analog processing block unit for performing predetermined modulation on an input signal are connected by a predetermined signal line; By controlling the on / off pattern of the switch element operation or the signal modulation amount of the analog processing block, the arithmetic processing Signal processing circuit, characterized in that to execute a plurality of signal processing functions differ.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010106587A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | パナソニック株式会社 | Neural network system |
JP2011242931A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit and wiring method |
JP2011242932A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit |
JP2011242930A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit and wiring method |
JP2019531535A (en) * | 2016-08-05 | 2019-10-31 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | Binary neural network on programmable integrated circuit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5959871A (en) * | 1993-12-23 | 1999-09-28 | Analogix/Portland State University | Programmable analog array circuit |
JP2000512097A (en) * | 1996-06-07 | 2000-09-12 | シストリックス リミテッド | Field programmable processor |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001164282A patent/JP4750313B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5959871A (en) * | 1993-12-23 | 1999-09-28 | Analogix/Portland State University | Programmable analog array circuit |
JP2000512097A (en) * | 1996-06-07 | 2000-09-12 | シストリックス リミテッド | Field programmable processor |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010106587A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | パナソニック株式会社 | Neural network system |
JPWO2010106587A1 (en) * | 2009-03-18 | 2012-09-13 | パナソニック株式会社 | Neural network system |
US8694451B2 (en) | 2009-03-18 | 2014-04-08 | Panasonic Corporation | Neural network system |
JP2011242931A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit and wiring method |
JP2011242932A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit |
JP2011242930A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | Electronic circuit and wiring method |
JP2019531535A (en) * | 2016-08-05 | 2019-10-31 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | Binary neural network on programmable integrated circuit |
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