CN102542656B - 基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法，通过向被测票据发射超声波，进而采集被测票据的超声波回波，通过对超声波回波进行特征分析，从而判断被测票据的真伪，因此，本发明对票据真伪的识别不是对票据外观的识别，而是对票据材质的识别，从而提高了票据真伪识别准确率与识别速度。
Description
技术领域
本发明属于票据识别技术领域，具体涉及一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法。
背景技术
随着社会的发展，票据交易在国民经济中所占的比重越来越大，且其金额有时会非常大，所以，票据在市场交换和流通中的作用越来越重要。因此对其安全性要求远远高于现金交易。
为提高票据交易的安全性，在票据上常常设置有防伪标识。现有票据真伪识别方法通常包括以下两类：第一类，人工凭经验直接识别：即：通过直接观察票据上的防伪标识来识别真伪，该方法存在的主要缺陷为：由于现在票据伪造技术越来越高，通过人工直接识别方法，存在票据真伪识别误判的缺陷，此外，还存在识别速度低等问题。第二类，通过光电传感器识别：即：将不同波长的光照射被测票据，通过光电传感器采集票据反射或透射影像，并对采集到的影像进行分析，从而识别被测票据真伪。该方法存在的主要缺陷为：对采集到的影像分析难以达到唯一性，即有可能误判，此外，还存在由于被测票据在使用过程中，会因为各种外界因素而导致被测票据的影像发生变化，从而降低了识别票据真伪的准确度。
所以，目前需要一种能更精确的快速识别票据真伪的方法。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法，通过向被测票据发射超声波，进而采集被测票据的超声波回波，通过对超声波回波进行特征分析，从而判断被测票据的真伪，因此，本发明对票据真伪的识别不是对票据外观的识别，而是对票据材质的识别，从而提高了票据真伪识别准确率与识别速度。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备，包括：控制器、用于向被测票据发出超声波的一个以上第一超声波换能器和用于接收所述被测票据反射的超声波回波的一个以上第二超声波换能器；所述控制器通过驱动电路与所述第一超声波换能器连接；所述控制器通过信号调理电路与所述第二超声波换能器连接。
优选的，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器均与所述被测票据的表面接触。
优选的，各个所述第一超声波换能器按规则放置在所述被测票据附近的不同空间位置点，各个所述第二超声波换能器按规则放置在所述被测票据附近的不同空间位置点。
优选的，还包括：用于支撑或固定所述被测票据的支撑部件，所述支撑部件为一个以上支撑杆，通过所述支撑杆直接支撑所述被测票据；和/或所述支撑部件包括：一个以上夹具和弹性支撑柱，通过所述夹具夹持所述被测票据，所述夹具通过所述弹性支撑柱支撑在一底座上。
优选的，每一个所述支撑杆与所述被测票据接触的端面的面积为0.1-10平方毫米；每一个所述夹具与所述被测票据直接接触的长度为0.1-10毫米。
优选的，所述信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和模数转换电路；所述信号放大电路的输入端与所述第二超声波换能器连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制器连接。
优选的，所述控制器为单片机。
优选的，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器为压电陶瓷换能器。
本发明还提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法，包括以下步骤：
S1，所述控制器驱动一个以上所述第一超声波换能器向所述被测票据发出超声波；
S2，所述一个以上第二超声波换能器接收超声波回波，将所述超声波回波转换为电信号后，发送给所述信号调理电路；其中，所述超声波回波为所述超声波经所述被测票据反射后得到的回波；
S3，所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理，得到预处理后的信号，然后发送给所述控制器；
S4，所述控制器对该预处理后的信号进行特征提取，得到特征向量；
S5，所述控制器将所述特征向量与预存的标准特征向量进行匹配，通过匹配度的大小来识别所述被测票据的真伪。
优选的，S1中，各个所述第一超声波换能器从所述被测票据所处空间的不同空间位置点向所述被测票据发出；
S3中，所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理具体为：
所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号依次进行下述处理：通过所述信号放大电路进行放大处理、通过所述滤波电路进行滤波处理、通过所述模数转换电路进行模数转换，得到数字信号。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法，通过向被测票据发出超声波，超声波经被测票据反射得到超声波回波，通过对超声波回波进行特征分析，从而识别被测票据的真伪。因此，本发明对票据真伪的识别不是对票据外观的识别，而是对票据特定材质产生的特定声波的识别，从而提高了票据真伪识别的准确度和识别速度。
附图说明
图1为本发明提供的基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备的结构示意图；
图2为本发明提供的基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法进行详细说明。
如图1所示，为本发明提供的一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备，包括：控制器、用于向被测票据发出超声波的一个以上第一超声波换能器和用于接收所述被测票据反射的超声波回波的一个以上第二超声波换能器；控制器通过驱动电路与第一超声波换能器连接；控制器通过信号调理电路与第二超声波换能器连接。其中，控制器可以为单片机，例如：FPGA。第一超声波换能器和第二超声波换能器可以为压电陶瓷换能器。
由于超声波在空间传播时存在衰减情况，所以，为提高第二超声波换能器采集到的超声波回波的强度，从而最终提高票据真伪识别的准确率，本发明中，第一超声波换能器和第二超声波换能器均可以与被测票据的表面直接接触。
另外，在本发明提供的装置中，对采用的第一超声波换能器和第二超声波换能器的数量并不限制，可以根据实际使用需要进行调整，各个第一超声波换能器可以按规则放置在被测票据附近的不同空间位置点，各个第二超声波换能器可以按规则放置在被测票据附近的不同空间位置点。即：本发明中，可以同时向一张被测票据从不同角度发射若干组超声波，并从不同角度接收超声波回波，从而为控制器提供更全面的反映票据材质特征的信息，提高了票据真伪识别的准确度。
另外，还包括：支撑部件，支撑部件用于支撑或固定被测票据，下面对这两种方式分别介绍：
第一种：支撑作用，支撑部件为一个以上支撑杆，通过支撑杆直接支撑被测票据，例如：支撑部件为两个支撑杆，两个支撑杆对称放置并支撑被测票据。为避免支撑杆对被测票据对超声波反射的干扰，支撑杆与被测票据直接接触的端面的面积应该尽可能的小，本发明人经过多次试验，证实当支撑杆与被测票据直接接触的端面的面积为0.1-10平方毫米时，可有效提高票据真伪的识别准确度。
另外，支撑部件2通过弹性部件3固定在底座6上，其中，弹性部件3可以为两根弹簧。
第二种：固定作用，支撑部件包括：一个以上夹具和弹性支撑柱，通过夹具夹持被测票据，夹具通过弹性支撑柱支撑在一底座上。例如：支撑部件为对称安装的第一夹具和第二夹具，通过夹具夹持被测票据的两侧边，基于与支撑作用时同样的道理，夹具与被测票据直接接触的长度应尽可能小，本发明人经实验证实，夹具与被测票据直接接触的长度为0.1-10毫米时，对票据真伪识别准确度很高。夹具可以通过弹性支撑柱支撑在一底座上，其中，弹性部件可以为两根弹簧。通过使用弹性部件，能够更进一步降低被测票据被支撑部件的干扰情况。
信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和模数转换电路；所述信号放大电路的输入端与所述第二超声波换能器连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制器连接。
本发明还提供一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法，包括以下步骤：
S1，所述控制器驱动一个以上所述第一超声波换能器向所述被测票据发出超声波；
其中，各个所述第一超声波换能器从所述被测票据所处空间的不同空间位置点向所述被测票据发出。
S2，所述一个以上第二超声波换能器接收超声波回波，将所述超声波回波转换为电信号后，发送给所述信号调理电路；其中，所述超声波回波为所述超声波经所述被测票据反射后得到的回波；
S3，所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理，得到预处理后的信号，然后发送给所述控制器；
信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理具体为：
信号调理电路对接收到的来自S2的电信号依次进行下述处理：通过所述信号放大电路进行放大处理、通过所述滤波电路进行滤波处理、通过所述模数转换电路进行模数转换，得到数字信号。
S4，所述控制器对该预处理后的信号进行特征提取，得到特征向量；
对特征信号提取特征向量的方法包括：频域能量、数字信号经过离散余弦变换或小波变换后的系数，然后提取有限维的特征向量。
S5，所述控制器将所述特征向量与预存的标准特征向量进行匹配，通过匹配度的大小来识别所述被测票据的真伪。
需要说明的是，现有技术中，通常采用光电传感器识别票据真伪：即：将不同波长的光照射被测票据，通过光电传感器采集票据反射或透射影像，并对采集到的影像进行分析，从而识别被测票据真伪。由于现有方法是基于对票据影像的识别，即采用图像处理方式识别票据真伪，该种方法存在的主要缺陷为：(1)由于采集到的票据影像为图片格式，所以，需要占用较大的存储空间对其存储；(2)在对票据真伪识别的过程中，需要采用繁琐的算法，而且运算量很大，从而降低了识别的速度，加重了识别系统的负担；(3)现有图像匹配过程中，匹配所采用的方法为模式匹配或图像相似性分析，即：为相似度的匹配过程，因此，存在票据真伪识别误判的缺陷；而本发明中，对采集到的超声波回波采用数字方式进行特征提取，得到特征向量，并进一步比对特征向量；由于采用数字方式，所以，一方面，占用的存储空间小；另一方面，还具有运算量小的优点，再者，由于本发明是基于特定材质的特征向量的匹配，由于判别材质采用特征向量接近唯一性，所以，能显著提高票据识别的准确率，其中，本发明的特征向量为特定材质所特有的向量，对于假冒的票据，由于其不具有真票据的材质或特定比例的几种材质，因此，假冒的票据不会有相应的特征向量。通过对票据特定材质的特定向量的比对，从而识别票据的真伪。并且，对特征向量进行比对的过程的复杂度远低于对图像比对的过程。所以，本发明能够显著提高票据真伪的识别速度。另外，本发明提供的基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法，可以与现有技术中通过光电传感器识别票据真伪的设备和方法配合使用，从而更全面的对票据真伪进行识别，最终提高识别的准确率。
综上所述，本发明提供的基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备和方法，通过向被测票据发射超声波，进而采集被测票据的超声波回波，通过对超声波回波进行特征分析，从而判断被测票据的真伪，因此，本发明对票据真伪的识别不是对票据外观的识别，而是对票据材质的识别，从而提高了票据真伪识别准确率与识别速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法，其特征在于，应用于基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备上；所述基于超声波激发材质特征的票据真伪识别设备包括控制器、用于向被测票据发出超声波的一个以上第一超声波换能器和用于接收所述被测票据反射的超声波回波的一个以上第二超声波换能器；所述控制器通过驱动电路与所述第一超声波换能器连接；所述控制器通过信号调理电路与所述第二超声波换能器连接；还包括：用于支撑或固定所述被测票据的支撑部件，所述支撑部件为一个以上支撑杆，通过所述支撑杆直接支撑所述被测票据；所述支撑部件包括：一个以上夹具和弹性支撑柱，通过所述夹具夹持所述被测票据，所述夹具通过所述弹性支撑柱支撑在一底座上；每一个所述支撑杆与所述被测票据接触的端面的面积为0.1-10平方毫米；每一个所述夹具与所述被测票据直接接触的长度为0.1-10毫米；
所述基于超声波激发材质特征的票据真伪识别方法包括以下步骤：
S1，所述控制器驱动一个以上所述第一超声波换能器向所述被测票据发出超声波；
S2，所述一个以上第二超声波换能器接收超声波回波，将所述超声波回波转换为电信号后，发送给所述信号调理电路；其中，所述超声波回波为所述超声波经所述被测票据反射后得到的回波；
S3，所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理，得到预处理后的信号，然后发送给所述控制器；
S4，所述控制器对该预处理后的信号进行特征提取，得到特征向量；其中，对特征信号提取特征向量的方法包括：频域能量、数字信号经过离散余弦变换或小波变换后的系数，然后提取有限维的特征向量；
S5，所述控制器将所述特征向量与预存的标准特征向量进行匹配，通过匹配度的大小来识别所述被测票据的真伪；具体为：对票据特定材质产生的特定声波进行识别，进而识别票据真伪；
其中，S1中，各个所述第一超声波换能器从所述被测票据所处空间的不同空间位置点向所述被测票据发出；
S3中，所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号进行预处理具体为：
所述信号调理电路对接收到的来自S2的电信号依次进行下述处理：通过信号放大电路进行放大处理、通过滤波电路进行滤波处理、通过模数转换电路进行模数转换，得到数字信号；
其中，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器均与所述被测票据的表面接触；
其中，各个所述第一超声波换能器按规则放置在所述被测票据附近的不同空间位置点，各个所述第二超声波换能器按规则放置在所述被测票据附近的不同空间位置点；
其中，所述信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和模数转换电路；所述信号放大电路的输入端与所述第二超声波换能器连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制器连接；
其中，所述控制器为单片机；
其中，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器为压电陶瓷换能器。
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