CN101933053B - 纸张类识别装置和纸张类识别方法 - Google Patents

Abstract

提供一种在不增加成本的情况下，能够识别在纸币上形成的水印区域的真伪的纸币识别装置。纸币识别装置具有：接受在被输送的纸币上所形成的水印图像的反射光的受光部(81a)；变换部(232)，其按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素对由受光部(81a)接受的水印图像的反射光进行变换；和识别处理部(235)，根据由变换部(232)变换的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸币的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

Description

纸张类识别装置和纸张类识别方法

技术领域

本发明涉及识别纸币、商品券、优惠券等(以下，将它们统称为纸张类)的真伪的纸张类识别装置和纸张类识别方法。

背景技术

一般情况下，处理作为纸张类的一种、即纸币的纸币处理装置被组装在识别由使用者从纸币插入口插入的纸币的真伪，并根据被识别为真币的纸币价值，提供各种商品或服务的服务机器、例如设置在游戏场的游戏介质借贷机或者设置在公共场所的自动售货机或售票机等。

通常情况下，利用在与纸币插入口连续设置的纸币输送路径上所设置的纸币识别装置进行纸币的真伪的识别，对在纸币输送路径上移动的纸币照射光，由受光传感器接受其透过光和反射光，通过比较该受光数据和正规的数据来识别真伪。

但是，为了防止伪造，对纸币实施了各种各样的处理，其中一个是采用特殊的方法形成由有凹凸的人物像形成的水印，或者形成通过触感能够辨别真伪的水印标记(以下，在纸币上形成的水印和水印标记统称为“水印”)。为了提高纸币的识别精度，这种水印有时被用作真伪识别对象区域，例如，在专利文献1中公开了一种纸币鉴别装置，对水印照射红外线或可见光，获取其透过光或反射光，由此来识别纸币的真伪。

专利文献1：特开2006-285775号公报

发明内容

上述纸币的水印采用特殊的方法形成，使其无法伪造，因此，在判别真伪方面极其有效。如果要伪造这种水印，那么，需要在伪造的纸的任意一面实施与水印图像同样的淡的印刷图像。

像这样，通过在任意一面进行淡的印刷从而形成有水印图像的伪造纸币，如果利用上述专利文献1所公开的技术，通过对纸币照射光，获得其反射光，这样就能够识别真伪。

本发明提供一种能够抑制成本，同时能够识别在纸张类上所形成的水印区域的真伪的纸张类识别装置和纸张类识别方法。

本发明的纸张类识别装置包括：接受在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光的受光单元；变换部，其按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素对由所述受光单元接受的水印图像的反射光进行变换；和识别处理部，根据由所述变换部变换的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。通过附图和以下的优选实施例的记载，本发明的其它特征、性质和各种优点将会更加明白。

附图说明

图1表示作为纸张类识别装置的纸币识别装置的一例，是表示其整体结构的立体图。

图2是表示相对于装置主体的主体框架打开开闭部件时的立体图。

图3是表示从插入口插入的纸币的输送路径的右侧面图。

图4表示纸币读取单元的发光部的点亮控制，表示读取纸币时的发光部的点亮控制的时间流程图。

图5是表示控制纸币识别装置的动作的控制单元的结构的块图。

图6是说明纸币的真伪判定处理动作的流程图。

图7是表示形成有水印的纸币的标准图像数据的概略图。

图8A表示由所输送的纸币的反射光所获得的包括颜色信息的像素的排列的示意图。

图8B表示由真币的透过光所获得的包括颜色信息的像素的排列的示意图。

图9是附近搜索的大致情况的说明图，是表示包括颜色信息的像素的排列的图。

图10A是用于利用图8A所示的像素的排列数据，说明比较区域的处理方法。

图10B是用于利用图8B所示的像素的基准排列数据，说明比较区域的处理方法。

图10C是根据图8A和图8B的排列数据，说明将图10A的比较区域分别沿着上下、左右方向移动一个像素时的相关系数的变化。

符号说明

1，纸币处理装置

2，装置主体

3，纸币输送路径

5，纸币插入口

8，纸币读取单元

10，歪斜校正机构

80，发光单元

80a，第一发光部

81，受光发光单元

81a，受光部

81b，第二发光部

200，控制单元

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。

图1至图3表示本发明的纸张类识别装置应用在纸币识别装置中的例子，图1表示其整体结构的立体图，图2是表示将开闭部件相对于装置主体的主体框架打开的状态的立体图，并且，图3是概略地表示从插入口插入的纸币的输送路径的右侧面图。

本实施方式的纸币处理装置1，例如，构成为能够组装在投币机等的各种游戏机中，具备装置主体2、和设置在该装置主体2的能够将多张纸币等叠层而收容的收容部(收容叠积箱(stacker)；金库)100。该收容部100相对于装置主体2能够安装、拆卸，例如，在未图示的锁定机构解除的状态下，通过拉动设置在前面的把手101而能够从装置主体2卸下。

如图2所示，上述装置主体2具有主体框架2A和按照相对于主体框架2A以一端部为旋转中心而能够开闭的方式构成的开闭部件2B。并且，如图3所示，构成为这些主体框架2A和开闭部件2B，在将开闭部件2B相对于主体框架2A关闭时，在两者的相对部分形成有输送纸币的间隙(纸币输送路径3)，并且在两者的前面露出侧，以与上述纸币输送路径3一致的方式形成有纸币插入口5。此外，上述纸币插入口5形成为槽缝状的开口，使得纸币能够从纸币的短边侧被插入装置主体2的内部。

此外，上述装置主体2内设置有：沿着上述纸币输送路径3输送纸币的纸币输送机构；对插入纸币插入口5的纸币进行检测的插入检测传感器7；设置在插入检测传感器7的下游侧的、读取处于输送状态的纸币的信息的纸币读取单元(第一传感器)8；相对于该纸币读取单元8将纸币正确定位并进行输送的歪斜校正机构10。

下面，对上述各个构成部件进行详细的说明。上述纸币输送路径3从纸币插入口5朝着里侧的方向延伸，在其下流一侧形成向纸币收容部100排出纸币的排出口3a。

所述纸币输送机构是能够将输送的纸币从纸币插入口5沿着插入方向插入，并且能够将处于插入状态的纸币朝着纸币插入口5送回的机构。该纸币输送机构具备：在装置主体2内设置的作为驱动源的电动机13(参照图5)；被该电动机13旋转驱动、且在纸币输送路径3上沿着纸币输送方向并隔开规定间隔配置的输送辊子对(14A、14B)、(15A、15B)、(16A、16B)及(17A、17B)。

上述输送辊子对以一部分露出于纸币输送路径3的方式设置，均设置在纸币输送路径3的下侧的输送辊子14B、15B、16B和17B成为通过电动机13被驱动的辊子，设置在上侧的输送辊子14A、15A、16A和17A成为相对于这些辊子从动的夹送辊子。此外，如图2所示，最初夹持从纸币插入口5插入的纸币并输送到里侧的输送辊子对(14A、14B)，在纸币输送路径3的中心位置设置有1处，在其下游侧依次配置的输送辊子对(15A、15B)、(16A、16B)和(17A、17B)，沿着纸币输送路径3的宽度方向隔开规定间隔设置有2处。

此外，关于在上述的纸币插入口5附近配置的输送辊子对(14A、14B)，通常上侧的输送辊子14A成为与下侧的输送辊子14B分离的状态，纸币的插入通过插入检测传感器7检测时，上侧的输送辊子14A朝向下侧的输送辊子14B被驱动，夹持被插入的纸币。

此外，上述歪斜校正机构10具备执行歪斜的校正的左右一对可动片10A(只图示了单侧)，通过驱动歪斜校正机构用的电动机40，移动左右一对可动片10A使其接近，由此，对纸币进行的歪斜校正处理完成。

上述插入检测传感器7为当检测到插入纸币插入口5的纸币时产生检测信号的装置，当发生该检测信号时，则正转驱动上述电动机13，朝向插入方向输送纸币。本实施方式的插入检测传感器7设置在输送辊子对(14A、14B)和歪斜校正机构10之间，由光学式传感器、例如回归反射型光电传感器构成，但是除此以外，也可以由机械式的传感器构成。

上述纸币读取单元8，对于已通过歪斜校正机构10校正了歪斜后的状态被输送的纸币，读取该纸币信息，识别其有效性。在本实施方式中，纸币读取单元8构成为具备线传感器的结构，该线传感器从被输送的纸币的两面侧照射光，并通过利用受光元件检测其透过光和反射光而进行读取。

本实施方式的真伪识别处理，为了提高识别精度，利用上述纸币读取单元8，对所输送的纸币的印刷部分照射光，接受其透过光和反射光，从而识别印刷部分的特征点(作为识别对象的特征点的区域及其抽取方法为任意)是否与真币一致。

并且，在本发明中，当进行这种真伪识别处理时，在纸币上形成的水印部分也作为真伪判定的识别对象区域，如后所述，将由纸币读取单元8所读取的水印部分的纸币信息变换成二维图像进行真伪判定。即，作为防止伪造纸币的一个手段，水印部分是被赋予特征的部分，因此，获取这样的水印区域的二维图像，将其与真券的纸币的水印部分的数据进行比较，由此就能够进一步提高其识别精度。

此外，在真正的纸币中存在由于照射的光的波长(例如可见光和红外光)不同所获得的图像数据不同的区域，因此，在本实施方式中，着眼于这一点，利用多个光源将不同波长(在本实施方式中，照射红色光和红外光)的光照射在纸币上，检测其透过光和反射光，从而进一步提高识别真伪的精度。即，由于红色光和红外光的波长不同，因此，如果使用由波长不同的多个光产生的透过光数据和反射光数据来判定纸币的真伪，则通过真券和伪钞的特定区域的透过光或从特定区域反射的反射光具有透过率、反射率分别不同的性质。因此，使用多个波长的光源，能够进一步提高纸币真伪的识别精度。

此外，具体的纸币真伪识别的方法，由于根据向纸币照射的光的波长和照射区域，能够取得各种各样的受光数据(透过光数据、反射光数据)，因此不进行详细说明，但是例如在纸币的水印区域，利用不同波长的光看到该区域的图像的情况下，能够看到图像大不相同，将该部分作为特定区域，取得该特定区域的透过光数据和反射光数据，与预先存储在存储单元(ROM)中的真券的相同特定区域的正规数据相比较，从而识别作为识别对象的纸币为真券还是伪钞。此时，对应于钱币种类预先确定特定区域，对该特定区域的透过光数据和反射光数据设定规定的权重，能够进一步提高真伪识别精度。

并且，如后文所述，上述纸币读取单元8是以规定的间隔点亮控制发光部并且通过线传感器检测纸币通过时的透过光和反射光的部件，因此通过线传感器能够取得基于以规定的大小为一个单位的像素的图像数据。

在这种情况下，由线传感器取得的图像数据通过后述的变换部按照每个像素变换为包括具有明亮度的颜色信息的数据。此外，在变换部中被变换的具有明亮度的每个像素的颜色信息对应于浓淡值即浓度值(亮度值)，根据该浓度值向各像素分配0到255的数值(0：黑～255：白)作为1字节信息。

因此，在上述真伪识别处理中，并非局限于在纸币上所形成的水印部分，抽取纸币的各个区域，使用该区域中所包含的像素信息(浓度值)和真券的相同区域的像素信息，将它们代入适当的关系式进行运算，根据运算所得的相关系数就能够识别真伪。或者，除了上述方法之外，根据透过光数据和反射光数据例如形成模拟波形，通过比较该波形彼此的形状，也能够识别真伪。

此处，参照图2和图3，对上述纸币读取单元8的构造进行详细的说明。

上述的纸币读取单元8配设在开闭部件2B侧，具有发光单元80和配设在主体框架2A侧的受光发光单元81，上述发光单元80具备能够向被输送的纸币的上侧照射红外光和红色光的第一发光部80a。

该受光发光单元81具有：夹持纸币而与第一发光部80a相对的具备受光传感器的受光部81a；在受光部81a的纸币输送方向两侧相邻配置的、能够照射红外光和红色光的第二发光部81b。

与上述受光部81a相对配置的第一发光部80a作为透过用光源起作用。如图2所示，该第一发光部80a由使来自安装于一端的LED元件80b的光通过设置于内部的导光体80c而发光的合成树脂制的矩形棒状体构成。这样的结构的第一发光部与受光部81a(受光传感器)平行配设为线状，通过这样简单的结构，对被输送的纸币的输送路径宽度方向的整个范围能够整体地均匀地进行照射。

上述受光发光单元81的受光部81a，在相对于纸币输送路径3的交叉方向上延伸，并且形成为薄板状，该薄板状形成为具有对设置于受光部81a的未图示的受光传感器的感度不会造成影响的程度的宽度的带状。此外，上述受光传感器，在受光部81a的厚度方向的中央线状地设置有多个CCD(Charge Coupled Device)，并且在该CCD的上方位置，以使透过光和反射光聚光的方式线状地配置有绿色透镜阵列81c构成为所谓的线传感器。因此，接受到朝向作为真伪识别对象的纸币照射的来自第一发光部80a或第二发光部81b的红外光或红色光的透过光或反射光，作为受光数据，能够生成对应于其亮度的浓淡数据(包括明亮度信息的像素数据)、由该浓淡数据生成二维图像。

此外，受光发光单元81的第二发光部81b作为反射用的光源起作用。该第二发光部81b与第一发光部80a同样，由使来自安装于一端的LED元件81d的光通过设置于内部的导光体81e而能够整体地均匀地照射的合成树脂制的矩形棒状体构成。该第二发光部81b与受光部81a(线传感器)平行地配设为线状而构成。

上述第二发光部81b配设为：能够以例如45度的仰角向着纸币照射光，并且来自纸币的反射光由受光部81a受光。在这种情况下，从第二发光部81b照射的光以45度角向受光部81a入射，但入射角不限定于45度，只要是对纸币的表面能够没有浓淡地均匀地照射光，则其设置状态能够适当地设定。因此，第二发光部81b、受光部81a的配置，根据纸币处理装置的结构能够适当设计变更。此外，关于上述第二发光部81b，夹持受光部81a设置在两侧，从两侧分别以入射角45度照射光。当纸币表面存在伤痕或褶皱等时、在光只从单侧照射在这些伤痕或褶皱部分产成的凹凸的情况下，总会在凹凸的部分产生光被遮住而形成阴影的地方。因此，通过从两侧照射光能够防止在凹凸部分形成阴影，得到比从单侧照射时精度高的图像数据。当然，也可以构成为第二发光部81b只在一方设置的结构。

此外，上述发光单元80、受光发光单元81的结构、配置等，不限定于本实施方式，能够进行适当变形。

此外，在上述发光单元80和受光发光单元81的各个第一发光部80a和第二发光部81b中，在读取纸币时，如图4的时间流程图所示，红外光和红色光按照规定的间隔被点亮控制。即，由第一发光部80a和第二发光部81b的红色光和红外光的透过用光源、与红色光和红外光的反射用光源构成的4个光源按照一定的间隔(规定的点亮间隔)反复点亮、熄灭，并且进行点亮控制，使得各光源的相位不重叠、2个以上的光源不同时点亮。换言之，进行点亮控制，使得某个光源点亮时其他的三个光源熄灭。由此，如本实施方式所示，即使是1个受光部81a，也能够以一定间隔检测各光源的光，能够读取由红色光的透过光和反射光、红外光的透过光和反射光导致的纸币的印刷区域的浓淡数据形成的图像。而且能够测定两面的印刷长度。在此情况下，通过控制点亮间隔使其变短，也能提高解像度。

并且，在采用上述方式构成的纸币读取单元8中被识别成真币的纸币通过纸币输送机构经由纸币输送路径3的排出口3a输送至纸币收容部100，并被依次层叠、收容在纸币收容部内。此外，被识别成假币的纸币通过纸币输送机构的逆转驱动被送回纸币插入口5一侧，从纸币插入口5被排出。

下面，参照图5的框图，对控制上述纸币识别装置1的动作的控制单元200进行说明。

图5的框图所示的控制单元200具备用来控制上述各个驱动装置的动作的控制基板210，在该控制基板210上安装有以下部件：控制各个驱动装置的驱动且构成纸币识别单元的CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)220；ROM(Read Only Memory，只读存储器)222；RAM(Random Access Memory，随机存储器)224；和真伪判定部230。

在上述ROM222中存储有纸币输送机构用电动机13、歪斜校正机构用电动机40等各个驱动装置的动作程序以及真伪判定部230的真伪判定程序等各种程序等永久数据。

上述CPU220根据存储在ROM222中的上述程序进行动作，通过I/O端口240进行与上述各种驱动装置的信号的输入输出，控制纸币识别装置整体的操作。即，CPU220通过I/O端口240与纸币输送机构用电动机13、歪斜校正机构用电动机40等的驱动装置连接，这些驱动装置根据保存在ROM222中的动作程序，根据来自CUP220的控制信号控制动作。此外，通过I/O端口240，来自插入检测传感器7的检测信号被输入CPU220中，根据该检测信号驱动控制上述驱动装置。

而且，通过I/O端口240，基于被照射在纸币的光的透过光和反射光的检测信号从上述纸币读取单元8中的受光部81a输入CPU220中。

上述RAM224具有暂时存储CPU220动作时所使用的数据和程序，并且获取纸币的受光数据(由多个像素构成的图像数据)并将其暂时存储的功能。

所述真伪判定部230具有对所输送的纸币实施真伪识别处理，识别该纸币的真伪的功能。该真伪判定部230具备：关于上述RAM224中保存的纸币的受光数据，按照每个像素变换为包括具有明亮度的颜色信息(浓度值)的像素信息的变换部232；保存与真的纸币相关的基准数据的基准数据存储部233；和将由上述变换部232变换的图像数据(比较数据)与在基准数据存储部233中存储的基准数据进行比较，进行真伪判定的识别处理部235。

在此情况下，在实施真伪识别处理时所使用的真币的水印部分的图像数据(标准图像)被存储在上述标准数据存储部233中。具体来讲，该标准图像符合对真币的水印图像区域照射光，接受其透过光时所获得的多个像素形成的图像数据，并且与规定的参数(xStart，yStart，xsize，ysize)关联而被存储。

上述基准数据(包括标准图像)被存储在专用的基准数据存储部233中，但是，也可以将它保存在上述ROM222中。此外，真伪识别处理时所参考的基准数据(标准数据)既可以预先保存在基准数据存储部233中，例如，也可以构成为通过纸币输送机构输送规定张数的真币的同时获取受光数据，根据所获得的多张真币的数据算出平均值，将其作为基准数据而保存。

而且，CPU220通过I/O端口240与上述纸币读取单元8的第一发光部80a和第二发光部81b连接。该第一发光部80a和第二发光部81b按照保存在上述ROM222中的动作程序，通过来自CPU220的控制信号，由发光控制电路260来控制点亮间隔和熄灭。

根据上述结构的纸币读取单元(线传感器)，能够根据多个像素信息获得二维图像信息。例如，根据由上述变换部232变换的各个像素的明亮度信息，抽取进行真伪识别时的对象区域，通过比较该抽取的图像信息和基准数据来进行真伪识别。在此情况下，成为真伪识别对象的区域优选为纸币的印刷区域中难以伪造的部分，在本发明中，抽取纸币的水印部分的区域的二维图像，将它与基准数据进行比较，由此进行真伪识别处理。

但是，如上所述，当用透过光观察时和用反射光观察时纸币的水印部分会发生明暗反转这样的现象。本发明着眼于这种现象，使用仅在所输送的纸币的一侧设置的受光部81a来识别水印部分的真伪。此外，这种明暗的反转现象特别是在所使用的光源为接近红外光时能够清楚地确认，因此，在本实施方式中，在利用水印部分识别真伪的处理工序中，利用多个光源中的照射透过用的红外光、反射用的红色光的光源。也就是说，由此能够进一步提高真伪的识别精度。

具体来讲，在上述变换部232中，通过水印图像的反射光获得的每个像素的浓度值与由在相同位置获得的透过光决定的每个像素的浓度值(该浓度值作为标准数据被预先存储在基准数据存储部233中)为相反关系。因此，如果根据两者的每个像素的浓度值算出相关系数R，那么，在相关系数R的可取范围、即：-1≤R≤1的范围内，能够得到变换成负数的相关系数(负的相关系数)。而且，作为理想值，考虑成为-1的相关系数，但是，由于纸币的污损、褶皱、水印错位等的影响，实际上是比-1大的值。

因此，通过设定两者的规定值以下的阈值，在透过光和反射光之间，能够导出变成上述这种相反的浓度值的关系，对于所输送的纸币，使用在一侧设置的受光部81a，也能够识别在纸币上所形成的水印的真伪。

下面，参照图6的流程图和图7～图9，对基于上述水印图像的真伪识别处理的方法进行说明。此外，关于基于这种水印图像的真伪识别处理，作为除此之外所存在的几个纸币真伪识别处理中的一个处理而实施。

首先，在纸币读取单元8中读取所输送的纸币，通过变换部232进行变换处理，将该读取的图像变换成包括颜色信息的像素信息(ST01)。如上所述，纸币读取单元8从上述第一发光部80a和第二发光部81b向由纸币输送机构输送的纸币照射光(红色光、红外光)，由受光部(线传感器)81a接受其透过光和反射光，执行纸币的读取。在进行该读取时，在进行纸币的输送处理期间，能够按照每个照射光获得以规定大小作为一个单位的多个像素信息，由如此取得的多个像素构成的图像数据被存储在RAM224等存储单元中。然后，在此存储的多个像素构成的图像数据通过变换部232按照每个像素变换成包括具有明亮度的颜色信息(根据浓度值，分配0至255的数值(0：黑～255：白)的颜色信息)的信息。

下面，根据采用上述方式变换的图像信息进行水印图像区域的抽取处理(ST02)。例如，在输送纸币时，在从印刷区域移动至水印图像区域的阶段，由于像素信息的浓度值升高(变白)，因此通过设定阈值检测出其变位的位置，就能够抽取水印图像区域。当然，可以根据所获得的图像信息和被变换的图像信息，采用各种方法抽取水印图像区域。此外，对于抽取水印图像所使用的照射光，可以使用多个光源中的透过光的红色光、红外光、和反射光的红色光、红外光中的任意一种(也可以将它们组合使用)。

接着，在识别处理部235中，使用上述参数抽取被预先存储在基准数据存储部233中的标准数据(关于水印图像的标准数据)，将其与由变换部232所变换的反射光决定的图像数据之间进行比较处理(ST03)。在此情况下，如图7所示，如果关于纸币M的标准图像被存储在基准数据存储部233中，那么，使用上述参数，所抽取的标准数据变成水印区域101a、水印标记形成区域105的二维图像。

上述ST03的比较处理(作为第一比较处理)是用于判定有无水印的处理，在由从所输送的纸币获取的透过光决定的水印区域的图像信息和由标准图像的水印区域的透过光决定的图像信息之间，得出以下的公式1所示的相关系数R，由此识别所输送的纸币的真伪。

(公式1)

$R=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\left(f\right[i,j]-F)\left(s\right[i,j]-S)}{\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\left(f\right[i,j]-F)}^2}\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\left(s\right[i,j]-S)}^2}}$

在上述公式1中，[i，j]与纸币的水印形成区域的坐标对应，设从在该纸币坐标[i，j]的作为识别对象的纸币取得的数据的二维图像的浓度值为f[i，j]，标准数据的浓度值为s[i，j]，取得数据的平均浓度为F，基准数据的平均浓度值为S。

公知由上述公式1得出的相关系数R取-1～+1范围的值，接近+1的值(相关系数高)类似度高。在此情况下，如果在所输送的纸币上未形成有水印，那么，在两者之间就没有相关关系(相关系数接近0)，因此，对所得出的相关系数R预先设定规定的阈值，如果相关系数R低于阈值，那么，就判定为未形成有水印的假币(ST04；否、ST08)。

另一方面，在上述ST04中，如果相关系数R是规定的阈值以上(ST04：是)，那么，继续进行第二比较处理(ST05)。如上所述，该比较处理是根据由透过光和反射光获得的图像数据(由于在近红外光中显著，因此，使用光源中的照射红外光的反射光源决定的图像数据)发生明暗反转，因此，利用这种关系进行真伪的识别处理，通过由从所输送的纸币取得的反射光决定的水印区域的图像信息、和由标准图像的水印区域的透过光决定的图像信息之间，得出上述公式1所示的相关系数R’，由此识别被输送的纸币的真伪。

参照图8A和图8B，对该真伪的识别处理进行说明。图8A是由所输送的纸币的水印标记形成区域105的反射光(基于近红外光的反射数据)形成的图像数据，表示由变换部232变换的包括颜色信息的像素信息。此外，在图8A中，为了便于说明，在水印标记形成区域105的一个方向(纵向)上抽取12个像素，在输送方向(横向)上抽取7个像素。图8B是在存储在基准数据存储部233中的水印标记形成区域的标准数据，表示由与图8A相同位置的透过光决定的图像数据。

如上所述，两者的图像数据是明暗反转的关系。即，在变换部232中，通过水印图像的反射光获得的每个像素的浓度值与由在相同位置获得的透过光决定的每个像素的浓度值是相反的关系，因此，根据两者的每个像素的浓度值算出相关系数R’，则在能够取得相关系数R’的范围、即-1≤R’≤1的范围内，能够得到变换成负数的相关系数(负的相关系数)。

此外，在图8A和图8B所示的图像数据的关系中，对应的像素位置的所有浓度值共计255，作为理想状况能够得到-1的相关系数，但是，因纸币的污损、褶皱、水印错位等影响，实际上是大于-1的值。因此，如果预先将阈值设定为-1(接近-1的数值)，那么尽管是真币，也有可能作为假币被排除，因此，对于阈值R’，将其设定成大于-1的值(也可以是正数)，如果相关系数R’比阈值低，那么判定其为真币(ST06；是、ST07)，如果相关系数R’是阈值以上，那么判定其为假币(ST06；否、ST08)。

如上所述，通过照射在纸币上的反射光和透过光之间，能够得出成为上述这种相反的浓度值的关系，对于所输送的纸币，即使使用设置在单侧的受光部81a，也能够识别在纸币上形成的水印的真伪。

在上述ST03、ST05中，在识别处理部235中的比较处理中，当计算相关系数时，优选使所取得的水印图像的像素位置移动进行位置校正(称作附近检索)，使其与基准纸币的标准图像的像素位置对应，在两者之间抽取相关系数的绝对值最高的部分来识别真伪。

即，考虑到对于所输送的纸币，形成水印的位置多少有些不一致，或者因输送状态不同，有时会略微倾斜。因此，对于由纸币读取单元8从所输送的纸币读取的水印图像，多少会稍微错位，在此状态下即使取得相关系数，也有可能无法进行准确的识别。

因此，如图9的示意图所示，使所获得的水印区域的图像数据例如按照箭头所示那样上下和左右地移位规定的像素数(图中表示当使图像数据整体向上方移动三个像素时，具有特征的图像110的位置P1作为图像110’移动至P2的状态)，在各个移位后的位置，根据上述公式1算出相关系数。即，当进行这种位置校正时，例如，如果沿着上下、左右方向移动±4个像素进行检索，那么，作为附近搜索，一共得出81个相关系数。并且对于所得出的各个相关系数，将其依次存储在RAM224中，在最终算出所有的相关系数后，将其相关系数的绝对值变为最高的位置指定为真伪的识别对象。

由此，即使输送水印的形成位置存在略微差异的真的纸币，由于执行使所取得的图像的像素位置向其周围移动的位置校正，因此，将真的纸币识别成假币的可能性减少，能够提高识别精度。此外，在上述ST03的比较处理中，如果实施上述附近搜索，那么也可以在上述ST05的处理中直接应用已进行位置校正的信息。

图10A至图10C是利用图8A的水印区域的图像数据，将比较区域(i，j)设定为[i＝5～9，j＝2～4]时的示意图。将图10A的实测数据的比较区域与图10B的基准数据的对应区域进行比较。使图10A的比较区域上下、左右各移位1个像素，在各个移位后的位置，根据上述公式(1)算出相关系数。并且，在图10C中总结表示得出的各个相关系数。由于在以像素位置(i＝7，j＝3)为中心的比较区域中，所算出的相关系数的绝对值最高，因此，该区域被指定为真伪的识别对象。

以上，在本实施方式中，获取纸币的防伪用的水印图像的信息(二维图像信息)，将其与基准的水印图像信息(标准图像)进行比较，由此能够提高真伪识别的精度。并且，在上述这种结构中，只使用在所输送的纸币的单侧设置的受光部81a就能够实施真伪识别，因此，成本也不会增加。

此外，如果纸币识别装置构成为能够处理多种纸币，那么，按照在纸币币种(任何国家的任何发行系列的任何面额)的识别处理结束后实施上述水印部分的识别处理工序的方式构成。因此，形成有水印的位置由每种币种决定，因此，可以根据币种预先存储标准数据。

此外，在上述结构中，由水印区域的透过光决定的标准数据使用被预先存储在基准数据存储部233中的数据，但是，这种由透过光决定的数据也可以从所输送的纸币获取。即，从所输送的纸币的水印区域获取由反射光和透过光决定的图像数据，并实施上述处理，也能够识别水印区域的真伪。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明并非局限于上述实施方式，也可以进行各种变形后实施。

如上所述，在本发明中，对于作为识别对象的纸币的水印部分的图像信息，其特征在于基于通过透过光和反射光而明暗反转这一点来识别真伪，对于除此之外的构造，并不局限于上述实施方式。因此，也可以采用不实施上述第一比较处理的结构。此外，上述真伪识别方法作为基于各种手法的真伪识别处理的一种处理，可以使用如上所述的手法，也可以采用具备除此以外的真伪识别处理的结构。在此情况下，对于与其它的真伪识别处理之间的优先实施顺序并没有限定。

此外，上述纸币读取单元8的结构(也可以是线传感器以外的结构)和用于驱动各种驱动部件的机构可以适当地进行改变。

另外，通常情况下，对于在纸币这样的纸张类上形成的水印，如果观察形成该水印的部分，则反射图像与透过图像具有明暗反转的关系。因此，上述实施例的纸张类识别装置利用这种关系，仅在所输送的纸张类的一侧设置受光单元来识别真伪。

具体来讲，在上述变换部中，通过水印图像的反射光获得的每个像素的浓度值与由在相同位置获得的透过光决定的每个像素的浓度值是相反的关系，因此，如果根据两者的每个像素的浓度值算出相关系数R，则在相关系数R的可取范围、即：-1≤R≤1的范围内，能够得到变换成负数的相关系数(作为理想值考虑-1的相关系数，但是，由于纸币的污损、褶皱、水印的错位等影响，实际上是比-1大的值)。因此，通过预先设定规定值以下的阈值，能够在透过光和反射光之间得到成为这种相反的浓度值的关系，对于所输送的纸张类，利用设置在一侧的受光单元，也能够识别在纸张类上形成的水印的真伪。此外，对于由基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值，既可以通过来自实际上所输送的纸张类的透过光获取，也可以是作为基准值被预先存储在识别处理部中的值。

此外，上述受光单元能够接受上述被输送的纸张类的水印图像的透过光，上述识别处理部能够根据由通过受光单元获得的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由上述基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值算出相关系数，然后根据该相关系数识别水印图像的真伪。

根据上述这种结构，由于根据由所输送的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值算出相关系数而识别真伪，因此，能够排除未形成水印图案的纸张类。

此外，上述识别处理部在计算相关系数时，使所获取的水印图像的像素位置移动进行位置校正，使其能够与基准纸张类的水印图像的像素位置对应，抽取相关系数的绝对值最高的部分来识别真伪。

根据上述这种结构，即使输送水印形成的位置略微存在不一致的真的纸张类，通过实施使所取得的图像的像素位置移动这样的位置校正，被识别成假币的可能性减少，能够提高识别精度。此外，如果广泛地实施这种位置校正，就会出现处理速度变慢等的不良状况，因此，例如以某一点为中心，沿着其上下方向、左右方向移动±数个像素并检索像素信息。因此，将这种位置校正称作附近检索。

此外，能够使向上述纸张类照射的光为近红外光。

如上所述，对于在纸币这样的纸张类上所形成的水印，如果观察该水印形成的部分，则反射图像和透过图像形成明暗反转的关系。这种现象在可见光下也能够确认，在近红外光下则更加清楚，因此，对于实际使用的透过光和反射光，使用近红外光，由此能够进一步提高真伪的识别精度。

此外，上述实施例的纸张类识别方法可以具有以下工序：图像取得工序，按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素，取得在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光；和基于反射光的真伪识别工序，根据由上述水印图像的反射光决定的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

如上所述，对于在纸币这样的纸张类上所形成的水印，如果观察该水印形成的部分，则反射图像和透过图像形成明暗反转的关系。因此，上述实施例的纸张类识别方法利用这种关系，仅在所输送的纸张类的单侧设置受光单元来识别真伪。

具体来讲，在上述基于反射光的真伪识别工序中，利用由水印图像的反射光决定的每个像素的浓度值与由在相同位置获得的透过光决定的每个像素的浓度值为相反的关系，根据两者的每个像素的浓度值算出相关系数R，通过设定规定值以下的阈值，在透过光和反射光之间得出成为这种相反的浓度值的关系，由此识别在纸张类上形成的水印的真伪。即，在作为相关系数R的可取范围、即：-1≤R≤1的范围内，由上述水印图像的反射光决定的每个像素的浓度值与由在相同位置获得的透过光决定的每个像素的浓度值是相反的关系，因此，能够得到变换成负数的相关系数(作为理想值考虑-1的相关系数，但是，由于纸币的污损、褶皱、水印的错位等影响，实际上是比-1大的值)，因此，通过设定规定值以下的阈值，能够在透过光和反射光之间得出成为这种相反的浓度值的关系，对于所输送的纸张类，利用设置在单侧的受光单元，也能够识别在纸张类上所形成的水印的真伪。此外，对于由基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值，既可以根据来自实际上所输送的纸张类的透过光获取，也可以是作为基准值被预先存储的值。

此外，根据上述实施例，也可以具备：接受在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光的受光部；变换部，其按照每个像素将由上述受光部接受的水印图像的反射光变换为明亮度等级的反射光数据；存储器(例如ROM、RAM、FPROM、HDD等)，其将由上述变换部变换的变换反射光数据与其像素位置相关联地存储；和进行运算的处理器(例如CPU等)。该处理器具有如下功能：能够根据由上述变换部变换的每个像素的变换反射光数据、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的基准数据，与像素位置对应地计算相关系数。另外，能够判断该相关系数的绝对值是否为规定的阈值以上，因此根据该判断能够识别水印图像的真伪。

此处，上述受光部能够接受上述被输送的纸张类的水印图像的透过光即可。并且，上述变换部按照每个像素将由上述受光部接受的水印图像的透过光变换成明亮度等级的透过光数据。上述存储器能够将由上述变换部变换的变换透过光数据与其像素位置相关联地存储。利用这种数据，上述处理器能够根据由上述变换部变换的每个像素的变换透过光数据和由基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的基准数据，与像素位置对应地算出相关系数。并且，由于具有能够判断该相关系数的绝对值是否为规定的阈值以上的功能，因此，根据该判断就能够识别水印图像的真伪。而且，该处理器还具有以下功能：使上述变换反射光数据的像素位置移位，根据上述变换反射光数据和上述基准数据算出与移位后的像素位置对应的移位相关系数。并且，在移位前的上述相关系数的绝对值和上述移位相关系数的绝对值中，将较大的一方所对应的像素位置作为比较像素位置，与用于识别图像真伪的每个像素的图像数据相关联地存储在上述存储器中。此外，通过以根据纸币的印刷区域的浓淡数据求出的本来的图像位置作为基准，前后、左右移动规定的像素数(例如1个像素)，由此进行该移位。并且，针对每个移位求出相关系数，作为用于比较它们的相关系数的绝对值为最大的移位位置的比较像素位置，与上述变换反射光数据或者上述变换透过光数据(它们主要是数字数据)相关联地存储即可。

此外，还包括如下所述的基于透过光的真伪识别工序：上述图像取得工序按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素，取得在被输送的纸张类所形成的水印图像的透过光，并且根据由通过上述图像取得工序取得的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

根据上述这种结构，根据在上述图像取得工序中取得的由水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由基准纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值算出相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪，由此能够排除未形成水印图案的纸张类。

此外，在基于上述反射光的真伪识别工序、和基于透过光的真伪识别工序中，当计算相关系数时，按照与作为基准的纸张类的水印图像的像素位置对应的方式，通过使所取得的水印图像的像素位置移动来执行位置校正，抽取相关系数的绝对值最高的部分来识别真伪。

根据上述这种结构，即使是水印形成的位置略有差异的真的纸张类，通过实施基于附近探索的位置校正，由此识别成假币的可能性减少，能够提高识别精度。

如上所述，在不增加成本的情况下，能够得到能够识别在纸张类上形成的水印区域的真伪的纸张类识别装置和纸张类识别方法。

本发明也能够组装在用于识别纸币以外的例如商品券、优惠券等的纸张类的真伪的各种装置中。

Claims (10)

1.一种纸张类识别装置，其特征在于，包括：

接受在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光的受光单元；

变换部，其按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素对由所述受光单元接受的水印图像的反射光进行变换；和

识别处理部，根据由所述变换部变换的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算表示相反关系的相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

2.如权利要求1所述的纸张类识别装置，其特征在于：

所述受光单元能够接受所述被输送的纸张类的水印图像的透过光，

所述识别处理部根据由受光单元取得的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由所述作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别图像的真伪。

3.如权利要求1或2所述的纸张类识别装置，其特征在于：

所述识别处理部在计算相关系数时，按照与作为基准的纸张类的水印图像的像素位置对应的方式，通过使所取得的水印图像的像素位置移动来执行位置校正，抽取相关系数的绝对值最高的部分来识别真伪。

4.如权利要求1或2所述的纸张类识别装置，其特征在于：

照射在所述纸张类的光是近红外光。

5.一种纸张类识别方法，其特征在于，包括：

图像取得工序，按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素，取得在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光；和

基于反射光的真伪识别工序，根据由所述水印图像的反射光决定的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算表示相反关系的相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

6.如权利要求5所述的纸张类识别方法，其特征在于，还包括：

基于透过光的真伪识别工序：

所述图像取得工序按照包含具有明亮度的颜色信息、且以规定的大小作为一个单位的每个像素，取得在被输送的纸张类所形成的水印图像的透过光，并且

根据由通过所述图像取得工序取得的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的浓度值计算相关系数，根据该相关系数识别水印图像的真伪。

7.如权利要求5或6所述的纸张类识别方法，其特征在于：

在基于所述反射光的真伪识别工序、和基于透过光的真伪识别工序中，当计算相关系数时，按照与作为基准的纸张类的水印图像的像素位置对应的方式，通过使所取得的水印图像的像素位置移动来执行位置校正，抽取相关系数的绝对值最高的部分来识别真伪。

8.一种纸张类识别装置，其特征在于，包括：

接受在被输送的纸张类上所形成的水印图像的反射光的受光部；

变换部，其按照每个像素将由所述受光部接受的水印图像的反射光变换为明亮度等级的反射光数据；

存储器，其将由所述变换部变换的变换反射光数据与其像素位置相关联地存储；和

进行运算的处理器，

所述处理器具有如下功能：

能够根据由所述变换部变换的每个像素的变换反射光数据、和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的基准数据，与像素位置对应地计算表示相反关系的相关系数，

并且能够判断该相关系数的绝对值是否为规定的阈值以上，根据该判断识别水印图像的真伪。

9.如权利要求8所述的纸张类识别装置，其特征在于：

所述受光部能够接受所述被输送的纸张类的水印图像的透过光，

所述变换部按照每个像素将由所述受光部接受的水印图像的透过光变换为明亮度等级的透过光数据，

所述存储器将由所述变换部变换的变换透过光数据与其像素位置相关联地存储，

所述处理器具有如下功能：

能够根据由所述变换部变换的每个像素的变换透过光数据和由作为基准的纸张类的水印图像的透过光决定的每个像素的基准数据，与像素位置对应地计算相关系数，

能够判断该相关系数的绝对值是否为规定的阈值以上，根据该判断识别水印图像的真伪。

10.如权利要求8或9所述的纸张类识别装置，其特征在于：

所述处理器，

能够使所述变换反射光数据的像素位置移位，根据所述变换反射光数据和所述基准数据计算与移位后的像素位置对应的移位相关系数，

在移位前的所述相关系数的绝对值和所述移位相关系数的绝对值中，将较大的一方所对应的像素位置作为比较像素位置。

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