CN102831694A - 一种图像识别系统及图像存储控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动柜员机中对有价文件进行图像识别的图像识别系统和相应的图像存储控制方法。这种图像识别系统，包括：一图像传感器；一图像存储器；一图像识别模块；一图像存储区控制器；一主控单元，所述图像存储区控制器包括一存储区索引链表，该存储区索引链表被划分为N个节点，N为大于1的自然数，每个节点与图像存储区控制器划分的图像存储区一一对应，每个节点存放与该节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置，设置采集图像写入指针，鉴别图像读出指针，拒钞图像头指针，拒钞图像尾指针。存储区索引链表配合4个指针实现将拒钞图像所在图像存储区位置与采集图像存储区位置的软划分，从而实现了不需要拷贝拒钞图像完成保留拒钞图像的目的。

Description

一种图像识别系统及图像存储控制方法
技术领域
本发明涉及一种图像识别系统，特别是一种用于自动柜员机中对有价文件进行图像识别的图像识别系统和相应的图像存储控制方法。 
背景技术
在金融票据处理的机具上均需要安装用来鉴别所处理金融票据特征的鉴别装置。比如，现金自动存取款机（ATM）、清分机及点钞机等金融设备中都有纸币识别装置，其中主要用于识别纸币的币种、面值、面向、真伪等信息的鉴别。由于纸币在设计和印刷的过程中都加入了可鉴别的特定防伪标志，故在上述纸币识别装置中通常都配置不同的传感器来检测和获取相关的防伪标志的信息，例如通过不同波长的光照射来获取纸币表面图像或透射图像，然后根据所采集的相关图像信息对相应纸币进行鉴别。 
目前，针对上述光学图像传感器所采集的图像信息首先是存储在一预定的识别图像存储器内，然后由图像识别模块对存储的每一张有价文件的图像进行币种、面值、面向、真伪等信息的鉴别，由于识别模块对所采集的图像信息的鉴别存在无法成功鉴别的情况发生，因此，为了事后了解和研究鉴别不成功的原因，我们需要将无法成功鉴别的图像信息（下称：拒钞图像）进行保存，根据保存的拒钞图像，方便开发者发现传感器及硬件故障，发现识别模块故障，发现算法缺陷，为后续的改进提供依据。现有的拒钞图像存储方法如图1所示，通过预先设定一个拒钞图像存储器，将无法鉴别的图像信息从识别图像存储器拷贝到拒钞图像存储器内。 
在单CPU的情况下，由于拒钞图像拷贝和算法识别图像无法同时进行，这些操作只能是顺序执行，所以在识别模块遇到无法成功识别的图像时，就需要花费大量的时间将该图像拷贝至拒钞图像存储器内，而识别模块对其它图像的鉴别被迫停止，从而大大影响了识别模块的识别速度。为了满足自动柜员机对有价文件的高速处理需求，如何使CPU的处理时间最多地用于对采集图像信息的鉴别，尽可能地减少非鉴别运算的时间浪费成为本领域技术人员一直努力解 决的技术问题。 
发明内容
本发明的目的之一是提供一种不需要拷贝拒钞图像的图像识别系统，该系统可以大大降低非鉴别运算任务对CPU的处理时间的占用，有效提高图像识别系统的鉴别速度。 
这种图像识别系统，包括： 
一图像传感器，用于采集识别对象的图像； 
一图像存储器，根据采集图像的最大数据量将图像存储空间划分成N个图像存储区，N为大于1的自然数，每个存储区存放1幅采集图像； 
一图像识别模块，对图像存储器内存储的图像进行鉴别； 
一图像存储区控制器，用于控制采集图像的存储区和控制无法鉴别图像的存储区； 
一主控单元，用于控制和协调上述部件之间的数据运算和传输； 
其特殊之处于，所述图像存储区控制器包括一存储区索引链表，该存储区索引链表被划分为N个节点，N为大于1的自然数，每个节点与图像存储区一一对应，每个节点存放与该节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置，同时为存储区索引链表设置3个节点指针，分别是：采集图像写入指针，指向采集图像写入存储区对应的写入节点位置；鉴别图像读出指针，指向待鉴别图像存储区对应的读出节点位置；拒钞图像尾指针，指向最后一幅拒钞图像存储区对应的拒钞节点位置，当没有拒钞图像时，拒钞图像尾指针指向无效位置。 
优选的，所述存储区索引链表包含N个节点，每个节点至少包括两个单元，第1个单元存放与该节点链接的上一张图像所在图像存储区的地址，第2个单元存放与该节点链接的下一张图像所在图像存储区的地址。 
进一步的，所述存储区索引链表划分为两个链表，分别作为图像存储链表和拒钞图像链表，图像存储链表由允许写入采集图像的存储区对应的存储区索引链表节点组成，拒钞图像链表由拒钞图像所占存储区对应的存储区索引链表节点组成。 
优选的，图像存储区控制器还设置一拒钞图像头指针，用于指向第1幅拒 钞图像存储区对应的节点位置。 
进一步的，当再产生拒钞图像时，需要把鉴别图像读出指针所指节点加入拒钞链表末尾，同时把拒钞图像头指针所指节点插入鉴别图像读出指针所指位置，加入识别链表，鉴别图像读出指针移动到下一个节点，拒钞图像头指针指向一下张拒钞图像所在存储区对应的节点，并对两个节点存放的与相应节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置进行修改。 
本发明的另一目的是提供一种相应的图像存储控制方法，其包括如下步骤： 
步骤1，通过图像传感器采集识别对象的图像； 
步骤2，主控单元根据图像存储区控制器的采集图像写入指针所指写入节点将采集图像写入对应的图像存储区内； 
步骤3，将采集图像写入指针移动至写入节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点；根据主控单元的控制进行步骤1或步骤4； 
步骤4，图像识别模块对鉴别图像读出指针所指读出节点对应的图像存储区内的图像进行鉴别，如果成功鉴别，执行步骤5，否则，执行步骤6； 
步骤5，将鉴别图像读出指针移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续步骤4； 
步骤6，拒钞图像尾指针移动及相关节点存放的位置地址修改，将拒钞图像尾指针指向读出节点；并将读出节点存放的上一张图像的存储位置所对应的节点存放的下一张图像的存储位置修改为该读出节点存放的下一张图像存储位置，将读出节点存放的下一张图像的存储位置所对应的节点存放的上一张图像的存储位置修改为该读出节点存放的上一张图像存储位置； 
步骤7，将拒钞图像尾指针所指节点的上一张图像的存储位置修改为上一张拒钞图像所在存储区对应节点； 
步骤8，将鉴别图像读出指针移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续步骤4。 
优选的，该图像存储控制方法还包括步骤0，当图像识别系统初始化时，存储器索引链表初始化为每个节点分别与图像存储区一一对应，且为每个节点写入与该节点相邻的上一节点所对应的图像存储区地址和相邻的下一节点所对应的图像存储区地址，并将采集图像写入指针、鉴别图像读出指针均指向第一个 节点，将拒钞图像尾指针指向无效位置。 
为了在满足图像识别系统的正常识别功能，图像存储区控制器还设置一拒钞图像头指针，用于指向第1幅拒钞图像存储区对应的节点位置，当拒钞图像数量达到允许的最大值时，如果再产生拒钞图像时，需要把鉴别图像读出指针所指节点加入拒钞链表末尾，同时把拒钞图像头指针所指节点插入鉴别图像读出指针所指位置，加入识别链表，鉴别图像读出指针移动到下一个节点，拒钞图像头指针指向一下张拒钞图像所在存储区对应的节点，并对两个节点存放的与相应节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置进行修改。 
该图像识别系统与现有技术对比分析具有如下优点： 
由于采用存储区索引链表的图像存储区控制器，对于无法鉴别图像的存储不再需要将图像拷贝至其他存储区，从而将图像拷贝所占用的CPU的时间用于对图像的鉴别处理，因此可以很好地了图像识别系统对有价文件的处理速度。 
附图说明
图1是现有图像识别系统的组成模块示意图； 
图2是本发明所提供的图像识别系统的组成模块示意图； 
图3是本发明所提供的图像识别系统初始化时图像存储区的组织形式示意图； 
图4是本发明所提供的图像识别系统初始化时存储区索引链表组织形式示意图； 
图5是本发明所提供的图像识别系统采集第三张图像时图像存储区的组织形式示意图； 
图6是本发明所提供的图像识别系统鉴别第一张图像时存储区索引链表的组织形式示意图； 
图7是本发明所提供的图像识别系统鉴别第一张不成功时的图像存储区的组织形式示意图； 
图8是本发明所提供的图像识别系统鉴别第一张不成功时的存储区索引链表的组织形式示意图； 
图9是本发明所提供的图像识别系统鉴别第二张不成功时的图像存储区的 组织形式示意图； 
图10是本发明所提供的图像识别系统鉴别第二张不成功时的存储区索引链表的组织形式示意图； 
图11是本发明所提供的图像识别系统鉴别无法鉴别图像数量达到最大值时图像存储区的组织形式示意图； 
图12是本发明所提供的图像识别系统鉴别无法鉴别图像数量达到最大值时存储区索引链表的组织形式示意图； 
图13是本发明所提供的图像识别系统鉴别无法鉴别图像数量达到最大值时，拒钞图像链表中最早拒钞图像所在节点向图像存储链表转移，图像存储链表中最新拒钞图像所在节点向拒钞图像链表末尾转移的示意图。 
具体实施方式
为进一步阐述本发明，以下结合图示介绍本发明的一个优选实施例。 
参阅图2和图3所示，这种图像识别系统，包括一图像传感器1，用于采集识别对象的图像；一图像存储器2，根据采集图像的最大数据量将图像存储空间划分成N个图像存储区，N为大于1的自然数，每个存储区存放1幅采集图像，本实施例不失一般性设N等于100；一图像识别模块3，对图像存储器内存储的图像进行鉴别；一图像存储区控制器4，用于控制采集图像的存储区和控制无法鉴别图像的存储区；一主控单元5，用于控制和协调上述部件之间的数据运算和传输。 
其中，所述图像存储区控制器4包括一存储区索引链表6，该存储区索引链表6被划分为N个节点，N为大于1的自然数，每个节点与图像存储区一一对应，每个节点存放与该节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置，同时为存储区索引链表6设置3个节点指针7，分别是：采集图像写入指针71，指向采集图像写入存储区对应的写入节点位置；鉴别图像读出指针72，指向待鉴别图像存储区对应的读出节点位置；拒钞图像尾指针73，指向最后一幅拒钞图像存储区对应的拒钞节点位置，当没有拒钞图像时，拒钞图像尾指针指向无效位置。本实施例中，所述存储区索引链表6同样包含100个节点，每个节点包括两个单元，第1个单元存放与该节点链接的上一张图像所在图像存储区的地 址，第2个单元存放与该节点链接的下一张图像所在图像存储区的地址，本实施例中存储区索引链表6由一个2维数组构成，由于数组具有连续的存储地址，因此，该存储区索引链表6只需要两个单元既可以满足要求，另外由于N数值等于100，故第1和第2单元分别由一个字节就可以满足图像存储区的地址存放。当存储区索引链表6采用地址非连续的形成组织时，每个节点需要包括3个单元，一个单元用来存放节点与图像存储区的对应值，一个用来存放与该节点链接的上一张图像所在图像存储区的地址，最后一个用来存放与该节点链接的下一张图像所在图像存储区的地址。 
参阅图5，当存在拒钞图像时，所述存储区索引链表划分为两个2维数组，分别作为图像存储链表61和拒钞图像链表62，图像存储链表61由允许写入采集图像的存储区对应的存储区索引链表节点组成，拒钞图像链表62由拒钞图像所占存储区对应的存储区索引链表节点组成。 
随着采集图像数越来越多，拒钞图像也越来越多时，为了图像识别系统能够继续对有价文件的识别工作，需要保留一小部分存储区给鉴别图像使用，因此当拒钞图像的存储数量达到设定的最大值时，需要将早期的拒钞图像所占存储区逐步释放出来用来存放新采集的图像，因此，在图像存储区控制器4中增设一拒钞图像头指针74用于指向第1幅拒钞图像存储区对应的节点位置，该拒钞图像头指针64随着拒钞图像所占存储区的释放逐步向拒钞图像尾指针靠拢。 
其中对图像存储的控制方法包括如下步骤： 
S1，通过图像传感器1采集识别对象的图像； 
S2，主控单元5根据图像存储区控制器4的采集图像写入指针71所指写入节点将采集图像写入对应的图像存储区内； 
S3，将采集图像写入指针71移动至写入节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点；根据主控单元5的控制进行S1或S4； 
S4，图像识别模块3对鉴别图像读出指针72所指读出节点对应的图像存储区内的图像进行鉴别，如果成功鉴别，执行S5，否则，执行S6； 
S5，将鉴别图像读出指针72移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续S4； 
S6，拒钞图像尾指针73移动及相关节点存放的位置地址修改，将拒钞图像 尾指针73指向读出节点；并将读出节点的上一张图像的存储位置对应的节点的下一张图像的存储位置修改为该读出节点的下一张图像存储位置，将读出节点的下一张图像的存储位置对应的节点的上一张图像的存储位置修改为该读出节点的上一张图像存储位置； 
S7，将拒钞图像尾指针73所指节点存放的上一张图像的存储位置修改为上一张拒钞图像所在存储区对应节点； 
S8，将鉴别图像读出指针72移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续S4。 
为了在满足图像识别系统的正常识别功能，图像存储区控制器4还设置一拒钞图像头指针74，用于指向第1幅拒钞图像存储区对应的节点位置，当拒钞图像数量达到允许的最大值时，当再产生拒钞图像时，需要把鉴别图像读出指针72所指节点加入拒钞链表末尾，同时把拒钞图像头指针74所指节点插入鉴别图像读出指针72所指位置，加入识别链表，鉴别图像读出指针72移动到下一个节点，拒钞图像头指针74指向一下张拒钞图像所在存储区对应的节点，并对两个节点存放的与相应节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置进行修改。 
下面通过结合图3-图13，进一步说明本图像识别系统的工作原理及工作过程： 
参阅图3，当图像识别系统初始化时，主控单元5控制将所有图像存储区根据采集图像的最大数据量将图像存储空间划分成N个图像存储区，N为大于1的自然数，不是一般性，本实施例N为100，每个存储区存放1幅采集图像；并且将存储器索引链表5初始化为N个节点，本实施例中N为100，且所有节点与图像存储区一一对应，并为每个节点存放与该节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置，即第一节点存放100和2，第二节点存放1和3，第三节点存放2和4，第四节点存放3和5，……第100节点存放99和1，从而实现节点串联，如图4所示，此时，采集图像写入指针71、鉴别图像读出指针72都指向第一节点，拒钞图像头尾指针都指向无效位置。 
当图像识别系统开始对有价文件（这里指纸币）进行采集鉴别时， 
S1，通过图像传感器1采集识别对象的图像； 
S2，主控单元5根据图像存储区控制器4的采集图像写入指针71所指写入节点为第1节点，因此将采集图像写入第1节点对应的第1图像存储区内； 
S3，将采集图像写入指针71移动至第1节点所记载的下一张图像的存储位置对应的第2节点；然后，根据主控单元5的控制进行继续图像采集S 1步，或对图像进行鉴别S4步； 
S4，图像识别模块3对鉴别图像读出指针72所指第1节点对应的第1图像存储区内的图像进行鉴别，如果成功鉴别，执行S5，否则，执行S6； 
S5，将鉴别图像读出指针72移动至第1节点所记载的下一张图像的存储位置对应的第2节点，继续S4，当然继续执行步骤S4需要考虑不能越过采集图像写入指针，即，鉴别图像读出指针72的位置总是小于等于采集图像写入指针71的位置，否则会读到无效图像而导致识别错误； 
S6，将拒钞图像尾指针73指向第1节点；并将第1节点存放的上一张图像的存储位置所对应的100节点存放的下一张图像的存储位置1修改为该第1节点存放的下一张图像存储位置2，将第1节点存放的上一张图像的存储位置所对应的第2节点存放的上一张图像的存储位置修改为该第1节点存放的上一张图像存储位置即100； 
S7，将拒钞图像尾指针73所指节点的上一张图像的存储位置修改为上一张拒钞图像所在存储区对应节点，对于第1张拒钞图像时，此时，第1节点所存放的上一张图像的存储位置和下一张的存储位置均为空，当非第1张时，需要将拒钞图像尾指针73所指节点存放的上一张图像的存储位置修改为上一张拒钞图像所在存储区对应节点；从而实现了把节点1从识别链表中释放，然后串联到到拒钞链表内的目的。这个过程相当于保存了一张拒钞图像，但是没有图像拷贝的过程，从而节约了拒钞图像的拷贝时间。 
S8，将鉴别图像读出指针72移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续S4。 
随着图像的不断采集和鉴别，上述采集图像写入指针71、鉴别图像读出指针72、拒钞图像尾指针73以及拒钞图像头指针74依据上述规则移动，并对相关节点存放的上一张图像的存储位置和下一张图像的存储位置进行相应修改，以使相应图像存储链表和拒钞图像链表中的节点形成节点的串联组织。 
下面结合图5至图13，进一步展示随着采集图像和鉴别图像的的不断进行，图像存储区与存储区索引链表的变化规律。当已经采集了两张图像之后，正在采集第三张图像和鉴别第一张的图像时图像存储区的内容如图5所示，存储区索引链表的组织形成如图6所示，如果识别模块对第一张图像无法成功识别，那么图像存储区的内容如图7所示，而存储区索引链表的组织形成如图8所示。随着采集图像的不断写入，识别模块对鉴别图像的不断鉴别，当第5节点对应的鉴别图像无法识别时，图像存储区的内容如图9所示，而存储区索引链表的组织形成图10所示。 
在实际的图像识别系统中，随着图像识别系统的长时间使用，拒钞图像越来越多，当拒钞图像数量接近图像存储区的数量时，本实施例用当拒钞图像越来越接近100张时，为了识别系统的继续使用，需要将拒钞图像所占图像存储区清空后给新的采集图像来存储，另外对于识别模块对图像的鉴别过程中，需要一定的存取区来配合运算，因此需要保留一定数量的存储区给图像鉴别运算时使用，这里不是一般性，假设需要保留存储区为5个，那么当拒钞图像达到95个时，假设，此时，2、4、6、7、79图像存储区没有被拒钞图像所占据，那么此时的图像存储区的内容如图11所示，而存储区索引链表的组织形成图12所示，而当在继续工作的过程中又出现了无法识别的图像，假设，出现在第2节点，那么将图像存储链表中的节点2追加到拒钞图像链表的后面，将拒钞图像链表中拒钞图像头指针所指的节点给回图像存储链表中，此时的存储区索引链表的组织形成图13所示。 
以上仅是本发明的优选实施方式，而且是不是一般性假设图像存储区个数为100，本领域技术人员根据数据存储领域的常识可以获知，随着存储器的存储空间的大小不同以及采集图像的数据大小不同，可以设定的图像存储区个数是可以随便改变的，这样的改变时公知的常识，因此可以认为图像存储区可以为N个，且N为大于1的自然数均可以实现本发明所提供的技术方案。而且为了清楚表达随着拒钞图像头尾指针的移动以及相应节点存放的上一张图像的存储位置和下一张图像的存储位置的修改规律，本实施例假设了拒钞图像的出现节点，本领域技术人员应该明白这样的出现时随机的，本实施例中所举例子仅是一个假设结果，实际拒钞图像的出现的节点并不受本实施例所记载内容所约束。 
应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种图像识别系统，其包括：
一图像传感器，用于采集识别对象的图像；
一图像存储器，根据采集图像的最大数据量将图像存储空间划分成N个图像存储区，N为大于1的自然数，每个存储区存放1幅采集图像；
一图像识别模块，对图像存储器内存储的图像进行鉴别；
一图像存储区控制器，用于控制采集图像的存储区和控制无法鉴别图像的存储区；
一主控单元，用于控制和协调上述部件之间的数据运算和传输；
其特征在于，所述图像存储区控制器包括一存储区索引链表，该存储区索引链表被划分为N个节点，N为大于1的自然数，每个节点与图像存储区一一对应，每个节点存放与该节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置，同时为存储区索引链表设置3个节点指针，分别是：采集图像写入指针，指向采集图像写入存储区对应的写入节点位置；鉴别图像读出指针，指向待鉴别图像存储区对应的读出节点位置；拒钞图像尾指针，指向最后一幅拒钞图像存储区对应的拒钞节点位置，当没有拒钞图像时，拒钞图像尾指针指向无效位置。
2.如权利要求1所示的图像识别系统，其特征在于，所述存储区索引链表包含N个节点，每个节点至少包括两个单元，第1个单元存放与该节点链接的上一张图像所在图像存储区的地址，第2个单元存放与该节点链接的下一张图像所在图像存储区的地址。
3.如权利要求2所示的图像识别系统，其特征在于，所述存储区索引链表划分为两个链表，分别作为图像存储链表和拒钞图像链表，图像存储链表由允许写入采集图像的存储区对应的存储区索引链表节点组成，拒钞图像链表由拒钞图像所占存储区对应的存储区索引链表节点组成。
4.如权利要求1所示的图像识别系统，其特征在于，图像存储区控制器还设置一拒钞图像头指针，用于指向第1幅拒钞图像存储区对应的节点位置。
5.如权利要求4所示的图像识别系统，其特征在于，当拒钞图像数量达到允许的最大值时，当再产生拒钞图像时，需要把鉴别图像读出指针所指节点加入拒钞链表末尾，同时把拒钞图像头指针所指节点插入鉴别图像读出指针所指位置，加入识别链表，鉴别图像读出指针移动到下一个节点，拒钞图像头指针指向一下张拒钞图像所在存储区对应的节点，并对两个节点存放的与相应节点链接的上一张图像和下一张图像的存储位置进行修改。
6.一种如权利要求1至5所述图像识别系统的图像存储控制方法，包括如下步骤：
步骤1，通过图像传感器采集识别对象的图像；
步骤2，主控单元根据图像存储区控制器的采集图像写入指针所指写入节点将采集图像写入对应的图像存储区内；
步骤3，将采集图像写入指针移动至写入节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点；根据主控单元的控制进行步骤1或步骤4；
步骤4，图像识别模块对鉴别图像读出指针所指读出节点对应的图像存储区内的图像进行鉴别，如果成功鉴别，执行步骤5，否则，执行步骤6；
步骤5，将鉴别图像读出指针移动至读出节点所记载的下一张图像的存储位置对应的节点，继续步骤4；
步骤6，拒钞图像尾指针移动及相关节点存放的位置地址修改，将拒钞图像尾指针指向读出节点，并将读出节点存放的上一张图像的存储位置所对应的节点存放的下一张图像的存储位置修改为该读出节点存放的下一张图像存储位置，将读出节点存放的下一张图像的存储位置所对应的节点存放的上一张图像的存储位置修改为该读出节点存放的上一张图像存储位置；
步骤7，将拒钞图像尾指针所指节点存放的上一张图像的存储位置修改为上一张拒钞图像所在存储区对应节点；
步骤8，将鉴别图像读出指针移动至读出节点所存放的下一张图像的存储位置对应的节点，继续步骤4。
7.如权利要求6所述图像存储控制方法，其特征在于，包括步骤0，当图像识别系统初始化时，存储器索引链表初始化为每个节点分别与图像存储区一一对应，且为每个节点写入与该节点相邻的上一节点所对应的图像存储区地址和相邻的下一节点所对应的图像存储区地址，并将采集图像写入指针、鉴别图像读出指针均指向第一个节点，将拒钞图像尾指针指向无效位置。
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