CN2499902Y - 多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置,它由自动传递、图像输入与计算机图像处理装置组成。其图像输入包括:自聚焦微透镜阵列、线阵CCD及A/D转换器。它将钞票各种防伪技术的图像微观特征数字化,输入配有各币种、多面值图像微观特征识别软件的数字计算机图像识别装置,可自动、快速、准确识别各种真假钞及残旧币券的分拣。辅有荧光、红外、磁性鉴别功能。它是一种对钞票智能化、高科技自动快速识别处理系列产品的技术方案。

Description

多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置

本实用新型涉及一种对真伪钞图形的图像采用线阵扫描数字计算机进行自动快速对比识别与处理的装置。特别是一种以自动鉴别货币图文数字微观特征为主，辅以水印、红外、磁性、荧光效应的多功能自动检测装置。

针对境内外钞票真伪的鉴别技术方案，本人自1994年5月18日申报第一个专利以来，至今已连续获得8项专利权，在我诸公布于世的专利文献资料中，已阐明了对境内外真假钞的识别必须采用微观特征对比鉴别的原理及必要性，相应地提出了各种技术方案，其中96235508.9题为“多功能图像自动快速识别鉴伪仪”的技术方案，是在国内首先提出了采用图像微观特征识别软件，把计算机图像对比分析识别处理技术应用于钞票真伪的鉴别。该技术方案具有一定的超前性，它体现了“以真反假”，变被动为主动创新的思维方式和策略，以实现对真伪钞运用计算机高科技进行自动快速准确鉴别的目的。现根据中华人民共国国家技术监督局发布的GB16999-1997《人民币伪钞鉴别仪》国家标准中的有关规定：如本标准适用在现金收付时自动鉴别人民币伪钞的系列产品，工作方式分为动态与静态；主要性能中的鉴别能力分为9种，其中包括荧光、磁性、安全线、水印、图形、红外等。漏辩率：动态式＜1/5000，静态＜1/5000；误辩率：动态式＜1/2000，静态＜1/4000；鉴别速度：动态≥15张/S，静态每张≤2S。由“国标”等相关资料可知，1996年国务院批转的有关文件规定人民币鉴伪仪产品由国家技术监督局会同中国人民银行归口管理，施行颁发生产许可证制，并制定出相应的国家标准，诸措施以维护与保证鉴伪仪这种特殊产品的可靠性、科学性与权威性。随着新版第五套人民币的逐步发行，新版百元与第四套旧版各种假钞不断出现，而人民币的鉴伪设施又不能及时适应，尤其是许多防伪技术如印钞纸荧光效应、磁性、水印等，假钞的仿制技术水平愈来愈高，老式鉴伪仪产品已难以辩明真假，急需更新换代，提高科技含量。目前市场上还新出现用所谓的“新型”假鉴伪点钞机欺骗银行谋取暴利的不法行为。说明随新版五套人民币的陆续发行急需新型符合“国标”的高质量鉴伪系列产品。对我的计算机图像自动快速识别鉴伪仪技术方案的转化开发问题(98.12.18授权)，因其“超前性”在对该技术方法的认识上、具体实施的可行性技术方案及高科技产品市场能够接受的价位等问题，还需要进一步研究与探讨。据资料报导及分析研究认为：世界各国的钞票均属一种特殊而精美的彩色印刷品，它具有所采取的各种高防伪技术措施其特征大多以图文数字形式呈现于钞票的票面的特点，且许多主要的防伪特征在微观条件下具有很强的特异性。“知彼知己，百战不殆”，反假必须“识真”，在对境内外各种钞票防伪技术及其特征规律性的研究基础上，经对各种假钞的分类及分析研究其规律性认为：目前人民币的各种假钞尤其包括台湾、香港黑社会伪造的高水平假钞大多采用电子分色平版胶印术所伪造，也有用彩色复印机伪造。其特征在宏观下难以辩别，但在微观条件下对照观察其特征与真钞的差异非常明显，通过对多种假钞的特征对比观察与分析，其结果奠定了真伪钞鉴别最基本的技术方法，必须是在微观条件下的图像特征对比识别法。后经本专利发明人与西北工业大学讯号处理研究所※及中科院西安光机所光学研究室※的专家教授进一步共同实验研究表明，运用高科技计算机图像识别处理技术对照分析，其差异很大，很易鉴别处理。由于人民币及世界各国的钞票所采取的各种高防伪技术如手工显微凹雕凹印与凸平版套印术、缩微印刷术，“开窗式”及带缩微印刷的安全线、水印、光可变图文、激光全息图文及多重衍射光栅图等均具有难以准确仿制的特异性。因此它们都可作为鉴别真伪的对照识别标准与机读特征。另外国际流通钞票设计机读特征是为了便于鉴伪仪器自动高速准确检测与识别处理，通常采用的多为光学或磁性特征，但易被伪造。而带有各种信息的条形码等高防伪机读特征应用尚少。因此针对目前钞票的重要防伪要素及机读防伪特征适应性的各种要求，并结合计算机图像识别与处理技术对任何一个具有难以仿制特异性很强的图像都可作为机读特征的特点可知，完全可采用现代光电转换技术对全票面扫描，充分利用多防伪特征实施“多点”鉴别，该方法简便实用、成本低廉、准确可靠，亦使假钞捉襟见肘难以得逞，为自动化快速准确识别与处理提供了良好的基础与条件。虽然假钞伪造技术水平愈来愈高，真假钞的差异也已愈来愈小，但其差异总会存在，即是运用高科技计算机扫描凹雕凹印术伪造的机制“超级”凹印假钞，在微观条件下分析，它与真钞的差异也是不可避免的。据资料报导，国际刑警对伪钞的常规鉴别技术方法及银行专业鉴伪，大多采用各种显微镜对真伪钞的图文数字的微观特征进行对比分析法，虽然准确可靠，但必须用人的视觉传感器与大脑高智能计算机进行识别处理，难以适应自动快速准确工作模式的要求。目前，世界各国伪钞鉴别技术已逐步采用各种高科技手段，如针对欧元假钞，欧洲央行为了便于统一鉴别方式，研究防止伪币扩散的有效办法，一种简单实用命名为“猛禽”的欧元识别软件已通过鉴定。说明欧元将采用计算机高科技鉴别伪钞。随着我国人民币的坚挺与强势发展，必将成为可自由兑换货币，为人民币“保驾护航”涉及国家金融秩序与安全的反假鉴伪技术系列产品，尤其是高科技产品不能依赖国外进口，应尽可能国产化且必须达到“国标”实现自动、快速、准确可靠的要求。并要及时学习采用国际先进技术和各种高科技手段。我早在1996年1月8日申报并已授权的专利96235508-9“多功能图像自动快速识别鉴伪仪”就是在国内率先依知识产权保护了计算机图像自动快速识别处理技术在真假钞鉴别领域应用的技术方案，但还存在许多不足之处，需进一步改进提高。经近几年与银行等鉴伪相关企事业单位※的鉴伪专家共同分析研究，并结合光电子技术及数字计算机图像识别处理等高科技的迅速发展及应用日趋广泛，以及国家与市场对人民币及境外钞票识别与处理的要求不断提高的客观实际如：自动快速准确完成辩别币种、面值、正反面、倒向放置及真伪鉴别、残旧币的分类分拣等，以实现“傻瓜”型、智能化、自动化高速运转的工作模式，这对计算机的讯号读取输入及识别处理提出了更高的技术要求。因此，随着各种高新技术及新材料、新器件、新工艺等的不断发展与进步以及按照专利审查对创造性中“组合发明”及“转用发明”的原则，可充分利用其他学科与领域的现有最新且已公知的科学技术成果，把它们及时引用到真伪钞的自动快速识别及处理技术领域中来是非常必要的。我们面对该类银行服务设备的科技水平的急待提高及尽快实现技术创新，开发研制出具有自主知识产权的高科技系列产品与进口产品相抗衡，以提高竞争力是势在必行很有意义和价值。为此，本人有必要在五年前撰写的96235508-9“多功能图像自动快速识别鉴伪仪”专利的基础上，根据科学技术的新发展及新颁布的“国家标准”以及市场的需求的各种变化进行改进提高，重新申报本实用新型技术方案以求得专利保护是非常及时而必要的，也是合情合理的。由于钞票的真伪鉴别及残旧币的分类、分拣处理等属图像识别与处理的技术范畴。目前高品质、高水平的图像处理技术理论及应用已向最新学科——“数字图像处理”的方向发展。为了适应“国标”对钞票自动快速、准确识别处理的高标准、严要求，本实用新型针对把钞票一幅具有各种防伪特征的连续而完整的动态光学图像信息由一组数字来表示，输入到先进的数字计算机图像识别处理系统，可取得更好的效果。由于现用的数字计算机图像识别与处理技术已具有很高的水平，它对各种机读特征信号的读取即输入有很高的要求，又因钞票防伪特征的图像大多具有微观性及隐蔽性，并具有处在高速连续动态模式下工作的特殊性，讯号采集的信息量很大，并要快速、准确、清晰、稳定性好、分辨率高、不失真，而普通的摄像机、扫描仪等已难以适应。从“数字图像处理”学科的技术应用发展现况的公知性及本实新型技术方案的工作状态综合分析可知，其图像讯号读取技术是关键。因此，重点解决好快速动态微观图像讯号的读取技术问题就成为本实用新型技术方案的核心。所以，本实用新型必须采用特殊的新型微观图像线阵扫描光电快速转换讯号读取装置。另外，由于真伪钞的鉴别在“国标”中对鉴别能力中提出9项要求，以有更大的适应性与准确性。为此，本实用新型技术方案的鉴伪技术以图形的图像微观特征为主外，辅以荧光效应、磁性、红外鉴别，以达到多功能使该装置科技含量及准确性、适应性更强。

本实用新型的技术方案装置的主要组成部分：

(一)票面图形(图文数字)微观特征图像的光电转换读取装置：

1、扫描器件：采用高分辩率、高灵敏度、高速度、曝光控制及防晕的线阵CCD或(CMOS)。

2、高速A/D转换器。

3、自聚焦微透镜综合成像阵列：由数百个微型自聚焦透镜阵列组成，采用径向梯度折射率微透镜阵列产生综合连续动态图像，具有物像共轭距短、数值孔径大，集光度高、景深大、分辩率高、成像质量好、工艺难度大等特点，是该图像讯号读取的关键器件。

4、照明装置：可采用双侧条形柱面透镜聚焦照明或采用发光二极管阵列或导光纤维阵列照明。

(二)数字计算机图像处理装置

1、硬件：图像数字讯号存贮器、图像处理器、D/A变换器、控制器组件、用DSP芯片与相应组件构成快速特征提取器件、控制数据显示及控制量输出器件及显示器件等。

2、软件：图像采集与数字化软件、特征抽取与匹配软件，数据库及系统管理软件等。

(三)辅助鉴伪装置

1、荧光鉴伪：本实用新型设有紫外线光源，并设相应的荧光探测器。紫外线光源与探测器的工作状态均受计算机控制。当需要摄取荧光图文的微观特征由计算进行对比识别时，荧光探测器不工作，当需要检测印币纸荧光效应时，荧光探测器处于工作状态，并与计算机连接进行处理。

2、安全线及水印透视鉴伪：本实用新型设有透视光源。该光源的工作状态受计算机控制，当需要检测安全线、水印及对印图案时，该光源开启，而票面上方的讯号读取装置内部设置的对票面的照明光源断灭。从新版第五套百元人民币及美元、瑞士法郎、泰国铢等的安全线可知，安全线上带有缩微印刷的字母及面额数字等，在透视光源照射时，光电转换摄像读取装置可将安全线、对印及水印的微观特征全部讯息输入计算机，由识别软件对其进行对比识别处理。

3、红外鉴伪：本实用新型还设有红外光源，其工作状态受计算机控制，当需要探测摄取红外图文微观特征由计算机进行对比识别时，该光源开启。不检测红光防伪特征时该光源关断，

4、磁性鉴伪：在光电转换摄像读取装置旁还可设一非接触式高灵敏度磁电转换器(现有技术)，当带有磁性的安全线或磁性油墨图文通过时，磁电转换器将有讯号输出，该讯号可输入计算机进行对比判别处理。

本实用新型的设计方案如下：

一种多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置包括币券自动传递装置、图像输入与数字计算机图像自动识别处理装置，其特殊之处在于：图像读取讯号输入装置(3)在讯号读取装置壳体(3′)内的下端，装有自聚焦微透镜阵列(6)，在其(6)侧面装有对票面的照明光源(4)，其(4)经控制线(5)与数字计算机(10)相连，在其(6)之上部装有线阵CCD(或COMS)(7)，在其(7)之上装有A/D转换器(8)，其(8)经控制线(9)及讯号线(9′)与数字计算机(10)相连。

本实用新型图像讯号读取装置壳体(3′)之侧面部位装有紫外线光源(11)，其(11)经控制线(12)与数字计算机(10)相连。在(11)旁还装有荧光探测器(21)，其(21)经控制线(22)及讯号线(22′)与计算机(10)相连。在壳体(3′)之另一侧部位装有红外线光源(13)，其(13)用控制线(14)与数字计算机(10)相连。

本实用新型在钞票传递带(1)之上，红外线光源(13)后紧靠票面(2′)之上装有磁性探测器(17)，其(17)用控制线(18)及讯号线(18′)与数字计算机(10)相连。

本实用新型在钞票传递带(1)之下，朝上正对钞票(2)安装有透视光源(15)，其(15)用控制线(16)与计算机(10)相连。

实用新型是这样实现的：该鉴伪仪主要由特殊的线阵扫描微观图像讯号读取输入装置与具有不同币种、不同面值、正反面与倒向放置的各种图文数字微观特征识别软件的数字计算机图像对比识别及处理装置组成。其图像微观特征采集读取输入装置是特殊的光学自聚焦微透镜阵列综合成像器件。在待识纸币快速传递时，它将被鉴票面上所有的图像的微观特征采集于高速曝光控制的光电扫描线阵CCD(或CMOS)器件上，经A/D转换，将微观图像以数字讯号输入到数字计算机内进行对比识别与处理，实时输出正误及分拣结果。本实用新型中其他辅助鉴别技术方案较为简单，不必赘述。

本实用新型的目的是为银行、商业、财务、海关等系统提供一种多功能准确、快速的自动识别与处理各币种多面值钞票的真伪识别、残旧币分类分拣及信用卡、证券、护照等鉴别应用数字计算机高科技的服务装置。

本实用新型的优点：由于本技术方案的图像微观特征的讯号采集读取输入装置采用先进而特殊的光学自聚焦微透镜阵列综合成像器件与高性能的线阵CCD(或CMOS)器件并以高速A/D转换，将全票面图像的动态微观特征以数字化输入到数字计算机图像识别与处理装置，可达到自动、快速、准确识别真假钞及残旧币的分类与分拣等目的。尤其本实用新型采用的输入装置是特殊的图像输入装置，其特点是图像采集完整、快速、器件小巧紧凑、高分辩、低成本。采用高性能的线阵CCD扫描元件和已获得应用的并行高速专用数字芯片处理器，大大提高了自动化与智能化程度和高速识别与处理的性能，使鉴别率、误辩率、鉴别速度、及残旧币分类与分拣准确性更高更快。该装置对世界各国货币不同面值不同版型及证券等只要配置或及时更新相应的识别软件即可实现自动快速鉴别与分拣等处理。它不仅适用于多币种、多面值的钞票真伪鉴别、残旧币的分类与处理，还可对其他证券如信用卡、国库券、票据、护照及指纹等进行鉴别处理。另外把该讯号读取输入装置配置于银行、商业、医院等计算机收款台的终端，在计算机内配置相应识别软件可与计算机联网工作；若在大型计算机内配置高质量的识别软件即可实现鉴伪自动化及统一标准与方式，更利于全社会对钞票的识别与处理技术水平的提高。该技术方案可实现研制开发具有自主知识产权的各种高科技鉴伪仪、货币清分机、全自动存取款机、无人售货机、海关护照自动鉴伪仪及指纹快速自动识别仪等，具有广阔的市场开发前景。

以下通过附图对本实用新型作进一步详细说明：

说明书附图1是实用新型一种实施方案示意图(摘要附图)

说明书附图2是自聚焦微透镜光学成像讯号读取装置示意图

说明书附图1标称说明：

1、钞票传递带                 2、钞票(移位后为2′)

3、图像讯号读取装置及壳体(3′)4、照明光源

5、控制线                     6、自聚焦微透镜阵列

7、线阵CCD(或CMOS)            8、A/D转换器

9、控制线及讯号线(9′)        10、数字计算机

11、紫外线光源                12、控制线

13、红外线光源                14、控制线

15、透视光源                  16、控制线

17、磁性探测器                18、控制线及讯号线(18′)

19、推板                      20、推板控制线

21、荧光探测器                22、控制线及讯号线(22′)

23、推板                      24、推板控制线

说明书附图2标称说明：

1、钞票传递带                  2、钞票

4、照明光源                    6、自聚焦微透镜阵列

7、线阵CCD(或CMOS)             8、A/D转换器

参照说明书附图1及说明书附图2：

当该装置选择票面图文数字微观特征鉴别功能时，计算机(10)通过控制线(9)使图像讯号读取装置壳体(3′)内的A/D转换器(8)、线阵CCD(7)及经控制线(5)使票面照明光源(4)、钞票自动传动带(1)均处于工作状态，当钞票(2)传递到讯号读取装置壳体(3′)之下的采集窗口位置时，票面(2)上的图文数字的微观特征由壳体(3′)内的自聚焦微透镜阵列(6)共轭成像于线阵CCD(7)的焦平面上，由其(7)光电转换再经A/D模数转换器(8)后，由讯号线(9′)将数字图像讯号输入到数字计算机(10)内进行对比识别处理，实时将鉴出的假钞由计算机(10)发出的操作指令，经推板控制线(20)由推板(19)将假钞剔出。同时对真钞中不能流通的残旧币如果其特征讯号超过相应识别软件中的阈值范围，也按假钞的方式被剔出，但处理时被推入另一残旧币贮存箱内，被鉴通过的真钞(2)由传递带(1)送入真钞贮币箱。选择荧光图文鉴别功能时，计算机(10)由控制线(5)将照明光源(4)关断，而紫外线光源(11)由控制线(12)开启，即时票面上的各种荧光图文数字的微观特征被自聚焦微透镜光学成像读取装置(3′)、(6)、(7)、(8)及讯号线(9′)输入计算机(10)进行对比识别处理。若为假钞时，按上述程序剔出。若仅选择对货币纸荧光效应的鉴别功能时，也可由计算机(10)控制线(22)使荧光探测器(21)工作，其(21)的检测讯号由讯号线(22′)输入计算机(10)进行识别处理。选择磁性鉴伪功能时，当钞票(2)传递到磁检位置时，计算机(10)由控制线(18)已使磁性探测器(17)处在待工作状态，即时将其检测的讯息由讯号线(18′)输入计算机(10)进行对比鉴别。若为假钞时，计算机(10)由推板控制线(24)将处理操作指令传给推板(23)，假钞(2′)被剔出。当选择安全线、水印、对印等特征鉴别功能时，计算机(10)经控制线(16)将透镜光源(15)开启，同时由控制线(5)将照明光源(4)关断，由控制线(9)使自聚焦微透镜阵列(6)、线阵CCD(7)及A/D转换器(8)处于工作状态，此时安全线、水印、对印微观特征的讯息已数字化，由讯号线(9′)输入计算机(10)进行对比识别处理。

以上多种鉴别功能可单独工作，也可选择工作状态互不干扰的多种功能同时工作。可静态慢速亦可动态快速，任意选择调节。※  西北工业大学讯号处理研究所——专门从事“数字图像处理”新学科的教学、科研工作。※  中国科学院西安光学精密机械研究所光学研究室——专门从事光电转换讯号采集读取数字化的

研究工作，尤其是国内唯一研制成功自聚焦微透镜及其阵列综合成像器件的单位。※  原中国人民银行西安市分行货币发行处，陕西省公安厅科技处，中国人民解放军5311厂银行机

具分厂，深圳贝斯特机械电子有限公司(银行机具专业厂)。

Claims (4)

1、一种多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置包括币券传递装置、图象输入与计算机处理装置，所述的币券传递装置包括由步进电动机驱动的传递带(1)；所述的计算机处理装置为数字计算机图像识别处理装置(10)；所述的图像输入装置为线阵扫描图像讯号读取装置(3)，其特征在于：图像讯号读取装置的壳体(3′)内的下端，装有自聚焦微透镜阵列(6)，在其(6)的侧面装有对钞票(2)的照明光源(4)，其(4)经控制线(5)与数字计算机(10)相连，在其(6)的上部装有光电转换器件线阵CCD(或CMOS)(7)，在其(7)之上装有A/D转换器(8)，其(8)经控制线(9)及讯号线(9′)与数字计算机(10)相连。

2、如权利要求1所述的多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置其特征在于：图像讯号读取装置壳体(3)的侧面位置装有紫外线光源(11)，其(11)经控制线(12)与数字计算机(10)相联，在(11)旁还安装有荧光探测器(21)，其(21)经控制线(22)及讯号线(22′)与数字计算机(10)相连。在壳体(3)的另一侧位置装有红外线光源(13)，其(13)用控制线(14)与数字计算机(10)相联。

3、如权利要求1或2所述的多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置其特征在于：在钞票传递带(1)之上部，红外线光源(13)之后紧靠钞票(2′)之上装有磁性探测器(17)，其(17)用控制线(18)及讯号线(18′)与数字计算机(10)相连。

4、如权利要求1所述的多功能线阵扫描数字图像自动快速识别处理真伪钞装置其特征在于：钞票传递带(1)之下，面对钞票(2)安装有透视光源(15)，其(15)用控制线(16)与计算机(10)相连。