WO2012119409A1 - 一种纸币鉴伪检测装置 - Google Patents

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camera
total reflection
image
reflection prism
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陈新
李蒙
赵厚良
唐辉
成和建
鲍东山
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北京新岸线软件科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/121—Apparatus characterised by sensor details
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon

Definitions

  • CMOS/CIS/CCD or other drawing equipment placed at different angles, and then collect images at the same time, and extract and analyze the collected image color features in the system to achieve the authentication.
  • the existing banknote counterfeiting system design is shown in Figure 1.
  • the main problem is that when the banknotes face differently, the detection position of the counterfeit points is different, so the collection device that must be placed at each detection position can complete the image acquisition. Then judge the module for further processing. Therefore, the inevitable problems in the detection of color-changing features are many problems such as a large number of hardware devices, high system cost, complicated hardware circuit driving, complicated mechanical structure, complicated installation and debugging, and difficulty in productization of the prototype.
  • it is usually necessary to install two image acquisition devices on the front side and the side surface so that for the case of the mixed point, eight acquisition devices are required to complete the entire image acquisition process, and the system can complete the subsequent image acquisition process. Identification process. In this case, the system structure is complicated, and debugging is difficult and many other problems must occur.
  • the present invention provides an apparatus for counterfeit detection of banknotes, comprising a light source, a camera, a bill transporting device having a bill transport passage, and a total control circuit board having a triggering device, characterized in that it further comprises a full a reflection prism, the total reflection prism and the light source are located at two sides of the banknote transport passage; when the banknote transport passage conveys the banknote, the total reflection prism receives the reflected light generated by the light source projected onto the banknote, and Imaging of the banknote is reflected to the camera; the camera captures an image of at least one security feature on the note and imaging of the at least one security feature in the total reflection prism.
  • the bottom surface of the total reflection prism of the present invention has a certain angle with the reference plane, and the angle of the angle is
  • the reference plane of the present invention is the plane in which the banknotes are located when the triggering device triggers the camera to start shooting.
  • the total control circuit board of the present invention further includes a judging module, configured to determine color discoloration security features in the image information based on image information of the discoloration security feature pattern collected by the camera to determine the authenticity of the banknote .
  • Figure 1 is a schematic view showing the design structure of a conventional banknote color authentication system
  • FIG. 2 is a schematic diagram of multiple reflections of a plane mirror light into a ghost light path
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the light source 31 is located on the side of the banknote transport path, obliquely above the banknote 35; on the other side of the banknote transport path opposite to the light source 31, a total reflection prism 33 is disposed, which is adjacent to the banknote 35.
  • the position enables the banknote 35 to be imaged in the total reflection prism 33.
  • the angle between the bottom surface of the total reflection prism and the reference plane is 70 degrees.
  • the reference plane is the plane in which the banknote 35 is located when the triggering device triggers the camera 32 to start shooting.
  • the camera 32 is located directly above the banknote transport path banknote 35.
  • the height and angle of the camera 32 are such that the field of view includes both the banknote 35 on the transport path and the image of the banknote in the total reflection prism 33.
  • the light beam emitted from the light source 31 is incident on the banknote 35.
  • the total reflection prism 33 receives the reflected light generated by the light source projected onto the banknote 35, since the incident angle is 45 ° greater than the light.
  • the critical angle of the glass into the air is 42 °, the light will be totally reflected on the bottom surface of the prism, and finally will be emitted in a direction of 90 degrees along the incident, and no ghost will be formed.
  • the height and angle of the camera 32 are such that the banknote 35 on the transport path and the image of the banknote in the total reflection prism 33 are simultaneously included in the field of view.
  • the trigger device is triggered, and the camera 32 starts shooting.
  • the image of one of the two banknotes 35 contains a color-changing security feature pattern; after that, the determination module (not shown) performs a series of pre-processing on the captured image. Rationality, feature extraction, threshold analysis, and synthesis to obtain the final processing results.
  • the color change security feature pattern of the banknote may be a pattern generated by the optically variable ink, and the color of the feature may change depending on the viewing angle; or the laser holographic anti-counterfeiting pattern may be presented under the illumination of a predetermined wavelength range. Kind of color.
  • the judging module After receiving the image transmitted by the camera, the judging module extracts the color-changing anti-counterfeiting feature of the banknote in the image according to the pre-designated extraction point, removes the background color, and determines two discoloration of one frame image.
  • the color value of the security feature is analyzed by comparing the difference between the front feature color value, the side feature color value, and the positive side feature color value to determine whether all of the true coin features are met. If they meet the characteristics of genuine coins, they are judged to be genuine coins; if there are characteristics that are not met, they are judged as counterfeit coins, and the machine is shut down or banknotes are processed.
  • the total reflection prism 53 and the light source 51 are located on both sides of the banknote conveyance path, and the total reflection prism 53 receives the reflected light generated by the light source 51 projected onto the banknote 55 when the banknote conveyance path conveys the banknote. And imaging the banknote to the camera; the total reflection prism 53 is close to the position of the banknote 55, so that the banknote 55 can be imaged in the total reflection prism 53, and the angle between the bottom surface of the total reflection prism and the reference plane is 75 degrees; 52 is located directly above the banknote transport path banknote 55. The height and angle of the camera 52 are such that the field of view includes both the banknote 55 on the transport path and the image of the banknote in the total reflection prism 53.
  • the captured color-changing anti-counterfeiting feature can be optimized.
  • the front light-variable ink feature color is green, and the side feature color is purple, which facilitates analysis of subsequent judgment modules. Identification.
  • the light beam emitted from the light source 51 is irradiated on the banknote 55. After the light beam is emitted on the banknote 55, it is emitted from the other side, and the reflected light beam is incident on the bottom surface of the total reflection prism 53, since the incident angle is 45 ° greater than that of the light from the glass.
  • the critical angle of the incoming air is 42 °, the light will be totally reflected on the bottom surface of the prism, and finally will be emitted in a direction of 90 degrees along the incident, and no ghost will be formed.
  • this embodiment further includes a splitter plate 66, and the splitter plate 66 is located at the camera.
  • the beam splitter plate 66 is close to the light source 61. The end is at a 45 degree angle higher than the reference plane.
  • the beam splitter plate 66 is semi-transflective to the light emitted by the light source 61.
  • the camera 62 can be transparent.
  • the beam splitter 66 collects an image; after the beam is emitted from the light source 61, a part of the light beam is reflected and directed to the banknote 65, which is equivalent to enhancing the front light intensity, so that the front image captured by the camera 62 is more clear.
  • the judgment module can more easily distinguish the color change security feature of the banknote.
  • the light energy of the total reflection prism is totally reflected from the prism, and under the same illumination conditions, a brighter and clearer image will be obtained, which brings the subsequent processing.

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Description

一种纸币鉴伪检测装置 技术领域
本发明涉及图像处理及识别技术领域， 具体涉及一种纸币鉴伪检测装置。 背景技术
金融机具领域的鉴伪的一个方式就是基于颜色的钞票鉴伪。 在传统点钞 机， 清分机图像检测机具中对于颜色特征的检测通常基于 CMOS/CIS/CCD的反 射成像方式， 采集到彩色图像后， 再用图像处理的方式进行检测， 相应的设备 也被大量采用。防伪特征中有变色效果的防伪点具有很强的防伪能力， 即特征 点在不同的角度下观察呈现不同的颜色； 如光可变油墨、激光全息防伪等。 因 此一种传统的很自然的方式就是在不同的角度摆放 CMOS/CIS/CCD或其他采图 设备， 然后同歩采集图像， 在系统中对采集到的图像颜色特征进行提取分析， 达到鉴伪的作用。因此在纸币混点时需要针对因纸币面向不同导致特征点各个 可能出现的位置安装多个图像采集设备才能检测到防伪点，这样硬件成本相对 较高。
现有的钞票鉴伪系统设计如图 1所示， 主要问题是在纸币的面向不同时， 鉴伪点的检测位置不同，因此必须在每个检测位置都安放的采集设备才能够完 成图像采集，然后判断模块才能进行进一歩的处理。因此对于变色特征的检测 必然存在的问题是硬件设备数量多、系统成本高、硬件电路驱动复杂、机械构 造复杂、设备安装调试复杂、样机难以产品化等诸多问题。例如对于光可变油 墨变色的检测， 通常需要在正面和侧面安装两个图像采集设备，这样对于面向 混点的情况下就需要 8个采集设备才能完成全部的图像采集过程，系统才能完 成后续的识别过程。在这种情况下， 系统结构复杂， 调试难度大等诸多问题必 然出现。
专利申请号是 2007101663473， 名称 "多角度光学特征自动检测装置"通 过引入镜面的方式，改变了检测区域的光学环境，实际上等于在不变换角度的 情况下改变了光入射和反射的方向，从而达到了在同一个视场观察两个不同角 度光学特征的目的，但一般的平面镜都是在玻璃的后表面镀银而成， 由于平面 镜的反射效果取决于厂家镀银的效果，而镀银又容易脱落带来成像上的不一致 性； 参见图 2， 平面镜光线多次反射成重影光路示意图， 其中， S是物体， S1 是物体的主像， S2/S3是其他反射的影像。 平面镜的前表面即玻璃表面也反射 光线，光线要经过玻璃表面和银面多次反射，所以会成多个像，形成影像重叠， 影响图像判断模块的处理。 其中第一次被银面反射所成的像 （主像） 最明亮， 而其它的像则越来越暗， 虽然一般不会引起注意， 但是对于精密的光学仪器， 如照相机、 望远镜、 显微镜等设备中， 这些多余的像必须除去， 对于造假水平 越来越高的当今，光学系统自身的缺陷造成的原理性误差也必须去除才能达到 系统的最优， 从而为产品的设计及鉴伪打下良好基础。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于纸币鉴伪检测的装置，包括光源、摄像头、 具有一个纸币输送通道的纸币输送装置和具有触发装置的总控电路板，其特征 在于，还包括一个全反射棱镜，所述全反射棱镜和光源位于所述纸币输送通道 的两侧；所述纸币输送通道传送纸币时，所述全反射棱镜接收光源投射到所述 纸币上所产生的反射光，并将纸币的成像反射到所述摄像头；所述摄像头采集 纸币上至少一个防伪特征的图像及所述至少一个防伪特征在所述全反射棱镜 中的成像。
本发明所述全反射棱镜底面与基准平面存在一定夹角，所述夹角的范围在
70度到 80度之间。
作为一种更优的方案，在所述摄像头和纸币传输通道之间还包括一个分束 板，该分束板对光源发出的光进行半透半反射。所述分束板与基准平面存在一 定夹角。 所述夹角为 40度到 50度之间。
本发明所述基准平面是当触发装置触发所述摄像头开始拍摄时，纸币所在 的平面。
本发明所述的防伪特征是光可变油墨特征和 /或激光全息防伪特征。
本发明所述的摄像头是 CMOS或 CCD设备， 能够完成图像的静态采集或高 速采集。
本发明所述的总控电路板还包括判断模块，该判断模块用于基于所述摄像 头采集的变色防伪特征图案的图像信息，判断图像信息中的变色防伪特征， 以 确定所述纸币的真伪。
本发明优点及效果：
1、 采用全反射棱镜， 消除了原有平面镜后表面镀银质量问题， 及镀银容易脱 落的问题。
2、 与平面镜的多次反射折射能量不断衰减相比， 利用如全反射棱镜等光学仪 器， 光能量全部从棱镜中反射而出， 在相同的光照条件下， 将获得更加理想的 图像画面， 为后续处理带来了优势。
3、 在摄像头与纸币之间加入分束板， 该分束板对光线进行半透半反射， 摄像 头可以透过分束板采集图像；这样相当于加强正面光强，使摄像头拍摄到的正 面图像更加清晰，增加正面的颜色效果，可以进一歩增大正面图像和侧面图像 的色差， 使判断模块更加容易分辨纸币的变色防伪特征。
说明书附图
图 1为传统钞票颜色鉴伪系统设计结构示意图；
图 2为平面镜光线多次反射成重影光路示意图；
图 3为本发明实施例一的系统示意图；
图 4为本发明判断模块工作流程图；
图 5为本发明实施例二的系统示意图；
图 6为本发明实施例三的系统示意图。
具体实施方式
【实施例一】
如图 3所示， 光源 31位于纸币输送通道一侧， 纸币 35的斜上方； 在纸 币输送通道与光源 31相对的另一侧，设置一全反射棱镜 33，该全反射棱镜 33 靠近纸币 35的位置， 使纸币 35在全反射棱镜 33中能够成像。 所述全反射棱 镜的底面与基准平面的夹角是 70度。该基准平面是当触发装置触发摄像头 32 开始拍摄时， 纸币 35所在的平面。
摄像头 32位于纸币输送通道纸币 35正上方， 该摄像头 32的高度和角度 使得其视场范围内同时包含输送通道上的纸币 35 及该纸币在全反射棱镜 33 中的像。
光源 31发射出的光束照在纸币 35上， 光束在纸币 35上发生发射后， 所 述全反射棱镜 33接收光源投射到所述纸币 35上所产生的反射光，由于入射角 45 ° 大于光从玻璃射入空气的临界角 42 ° ， 光会在棱镜底面上发生全反射， 最后沿着入射时成 90度的方向上射出， 并且不会形成重影。
摄像头 32的高度和角度使得其视场范围内同时包含输送通道上的纸币 35 及该纸币在全反射棱镜 33中的像， 当纸币 35通过输送通道到达预定位置，触 发装置触发，摄像头 32开始拍摄，一帧图像内包含了两个纸币 35上变色防伪 特征图案； 之后， 判断模块（图中未示出）对拍摄到的图像进行一系列的预处 理、 特征提取、 阈值分析， 综合得到最终的处理结果。
纸币具有的变色防伪特征图案可以是采用光可变油墨生成的图案， 随观 察角度不同， 该特征的颜色会发生变化； 还可以是激光全息防伪图案， 在预定 波长范围的光照射下会呈现某种颜色。
图 4表示判断模块工作流程图， 当收到由摄像头传送来的图像后， 判断 模块根据预先指定的提取点， 提取图像中纸币的变色防伪特征， 去除底色， 确 定一帧图像的两个变色防伪特征的颜色值，通过对比正面特征颜色值、侧面特 征颜色值以及正侧面特征颜色值的差值，进行阈值分析， 以确定是否都符合真 币特征。若都符合真币特征， 即判定为真币； 若有不符合的特征， 即判定为假 币， 进行停机或分钞处理。
【实施例二】
如图 5所示，全反射棱镜 53和光源 51位于纸币输送通道的两侧，所述纸 币输送通道传送纸币时， 所述全反射棱镜 53接收光源 51投射到纸币 55上所 产生的反射光， 并将纸币的成像反射到所述摄像头； 该全反射棱镜 53靠近纸 币 55的位置， 使纸币 55在全反射棱镜 53中能够成像， 该全反射棱镜底面与 基准平面的夹角是 75度； 摄像头 52位于纸币输送通道纸币 55正上方， 该摄 像头 52的高度和角度使得其视场范围内同时包含输送通道上的纸币 55及该纸 币在全反射棱镜 53中的像。
采用这样的位置关系， 可以使拍摄到的变色防伪特征达到最佳； 以 100 元面值人民币为例，正面的光可变油墨特征颜色是绿色，侧面的特征颜色是紫 色， 方便后续判断模块的分析识别。
光源 51发射出的光束照在纸币 55上， 光束在纸币 55上发生发射后， 由 另一侧射出， 反射出的光束射在全反射棱镜 53的底面上， 由于入射角 45 ° 大 于光从玻璃射入空气的临界角 42 ° ， 光会在棱镜底面上发生全反射， 最后沿 着入射时成 90度的方向上射出， 并且不会形成重影。
当纸币 55通过输送通道到达预定位置， 触发装置触发， 摄像头 52开始 拍摄， 一帧图像内包含了两个纸币 55上变色防伪特征图案； 之后， 判断模块 (图中未示出） 对拍摄到的图像进行一系列的预处理、 特征提取、 阈值分析， 综合得到最终的处理结果。
【实施例三】
如图 6所示， 本实施例还包括一个分束板 66， 该分束板 66位于摄像头 62正下方， 与光源 61高度一致， 该分束板 66靠近光源 61—端高于基准平面 成 45度角，该分束板 66对光源 61发出的光进行半透半反射；摄像头 62可以 透过分束板 66采集图像； 由光源 61射出的光束， 在照到分束板 66后， 一部 分发生反射， 射向纸币 65， 这样相当于加强正面光强， 使摄像头 62拍摄到的 正面图像更加清晰，增加正面的颜色效果，可以进一歩增大正面图像和侧面图 像的色差， 使判断模块更加容易分辨纸币的变色防伪特征。
与平面镜的多次反射折射能量不断衰减相比，利用全反射棱镜的光能量全 部从棱镜中反射而出，在相同的光照条件下，将获得更加明亮清晰的图像画面， 为后续处理带来了优势。
根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发 明。对于本领域技术人员来说， 这些实施例的各种修改是显而易见的， 并且这 里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他 实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发 明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种用于纸币鉴伪检测的装置， 包括光源、 摄像头、 具有一个纸币输送通 道的纸币输送装置和具有触发装置的总控电路板，其特征在于：还包括一个全 反射棱镜；
所述全反射棱镜和光源位于所述纸币输送通道的两侧；
所述纸币输送通道传送纸币时，所述全反射棱镜接收光源投射到所述纸币 上所产生的反射光， 并将纸币的成像反射到所述摄像头；
所述摄像头采集纸币上至少一个防伪特征的图像及所述至少一个防伪特 征在所述全反射棱镜中的成像。
2、 如权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述全反射棱镜底面与基准平面 存在一定夹角， 所述夹角的范围在 70度到 80度之间。
3、 如权利要求 2所述的装置， 其特征在于： 所述基准平面是当触发装置触发 所述摄像头开始拍摄时， 纸币所在的平面。
4、 如权利要求 1所述的装置， 其特征在于： 所述防伪特征为变色防伪特征。
5、 如权利要求 4所述的装置， 其特征在于： 所述变色防伪特征是光可变油墨 特征和 /或激光全息防伪特征。
6、如权利要求 1至 5任一项 所述的装置， 其特征在于： 在所述摄像头和纸币 传输通道之间还包括一个分束板， 该分束板对光源发出的光进行半透半反射。
7、 如权利要求 6所述的装置， 其特征在于： 所述分束板与基准平面存在一定 夹角。
8、 如权利要求 7所述的装置， 其特征在于： 所述夹角为 40度到 50度之间。
9、 如权利要求 1至 5、 7或 8任一项所述的装置， 其特征在于： 所述的摄像头 是 CMOS或 CCD设备， 能够完成图像的静态采集或高速采集。
10、 如权利要求 1至 5、 7或 8任一项所述的装置， 其特征在于： 所述的总控 电路板还包括判断模块，该判断模块用于基于所述摄像头采集的变色防伪特征 图案的图像信息， 判断图像信息中的变色防伪特征， 以确定所述纸币的真伪。
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