CN107393121A - 一种纸币鉴伪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸币鉴伪方法，采用CIS进行图像采集，轮流控制光源开启和关闭，采集不同角度，不同位置的图像，同时对光彩光变特征和互补对印特征进行检验，鉴伪效率高，准确度高，实现成本低。

Description

一种纸币鉴伪方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种纸币鉴伪方法。
背景技术
随着国家经济的不断发展，人民币现金交易量不断增大，纸币是我国发行的人民币主要流通货币，在经济活动中起着非常重要的作用，也一直存在着不法分子制造和流通假币和变造币，这严重扰乱着金融秩序和经济稳定，损害着国家的公众利益。
为了提高钞票的方位能力，纸张防伪、油墨防伪和印刷防伪等防伪技术被不断的开发和改进，近年来，随着防伪技术的不断发展，防伪技术产品的生产应用也得到迅速发展。
2015版人民币100元新加的光彩光变数字“100”，位于百元纸币票面正面中部、“中国人民银行”字样下方。央行有关负责人介绍，垂直观察票面，数字“100”以金色为主；平视观察，数字“100”以绿色为主。随着观察角度的改变，数字“100”颜色在金色和绿色之间交替变化，并可见到一条亮光带在数字上下滚动。据介绍，光彩光变技术是国际钞票防伪领域公认的前沿公众防伪技术之一，公众更容易识别，目前已有包括欧元区、俄罗斯在内的多个国家和地区采用此技术印钞。
新加的光变镂空开窗安全线位于票面正面右侧。当观察角度由直视变为斜视时，安全线颜色由品红色变为绿色；透光观察时，可见安全线中正反交替排列的镂空文字“￥100”。光变镂空开窗安全线对光源要求不高，颜色变化明显，同时集成镂空文字特征，有利于公众识别。
上述防伪技术主要设计为人眼视觉上的防伪点，人眼从不同角度观察，可呈现不同的颜色。也可采用光学装置通过在白光照射下从不同角度得到不同的特征来进行检测识别。不论是人眼变换角度观察或者多个摄像机从不同角度摄录字符或图像颜色进行鉴别，其本质都是从不同的角度来采集特征进行检测识别。
现有的装置都采用基于互补金属氧化物半导体元件(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)或电荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)摄像头对纸币的特定区域，例如，变色油墨区域，或者全息图像区域，或者隐形图案区域进行拍照，得到相关区域的图像，之后采用图像处理算法来鉴别该防伪点的真伪。这些装置具有以下的主要特点：
第一，在每个待检测的特定区域可能出现的位置安装一套图像采集装置。一套装置要根据所拍摄到的特定区域的位置，设计光源和摄像头的位置，使得摄像头可以同时获得纸币的正面图像(从大致垂直角度拍摄的图像)和侧面图像(从侧边以一定的倾斜角度拍摄的图像)。
第二，由于不同国家的纸币，不同的币种，待检测的特定区域在钞票上所处的位置各不相同，所以一套设备往往只能适用于某一国纸币的一种或几种币种的检测。
第三，由于采用CMOS或CCD的摄像头焦距都比较大，要拍摄一定范围的视野，都需要一定的拍摄距离，因此整个拍摄装置所需的体积往往都比较大。
由上述的特点也决定了采用CMOS或CCD摄像头检测不同角度的光学特征的设备会存在如下的问题：
在CMOS或CCD摄像头在拍摄时，纸币在走钞腔内运动与理论运动情况往往有一定的差异，这也决定了在摄像头进行图像拍摄时，待检测的特定区域所处的位置与理论位置有一定的出入，从而也使得在呈像时，正面图像、侧面图像、待检测的特定区域与光源的相对位置与设计有一定偏差。这也最终影响到变色油墨的识别效果。
而且，由于不同的币种，待检测的特定区域所在钞票的位置各不相同，而CMOS或CCD装置必须要在待检测的特定区域位置上进行安装，所以对于特定区域不在同一位置上的纸币，只能通过多台不同的设备进行识别。而当发行新版本的纸币时，如果待检测的特定区域的位置发生变化，则必须对原有的设备进行硬件重新设计更新。
另外，CMOS或CCD摄像头所需体积较大，而对于内部设计十分紧凑的点、验、清分设备来说，无疑大大地增加了设备的设计要求，也增加了整个设备的整体体积。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种纸币鉴伪装置，利用接触式图像传感器(ContactImage Sensor，简称CIS)同时采集纸币的正面和侧面图像，并基于透射光采集透射图像，通过比较所采集的图像，以此来达到检测鉴伪的目的。NUP16122
本发明公开了一种纸币的鉴伪方法，包括：
于出钞口和入钞口之间的透明送钞通道的一侧设置一第一入射光源和一第二入射光源；于所述透明送钞通道的另一侧设置一第三入射光源；
设置所述第一入射光源和所述第二入射光源位于送钞通道内待检测区域上方；其中，所述第一光源以第一角度θ1照射所述待检测面上一预定区域，所述第二光源以第二角度θ2照射所述预定区域；第二角度θ2与第一角度θ1的差值大于预定值ω；
设置所述第三入射光源位于送钞通道内待检测区的下方，照射所述待检测区；
设置一接触式图像传感器CIS位于所述送钞通道内待检测区域上方，在每一次光源点亮时，采集一行图像数据，从而组成一幅图像；
于所述预定区域的反射光至所述CIS的光路上设置一透镜；
设置一控制器，感测到纸币到达所述待检测区时，触发所述第一入射光源、所述第二入射光源和所述第三入射光源轮流开启，以及在光源开启时，触发所述CIS采集图像。
设置一图像处理单元，将各入射光源开启时采集到的对应行分别合并为第一图像、第二图像和第三图像；
设置一识别单元，比较所述第一图像和所述第二图像，据以判断待检测物是否具有光彩光变特征；分析所述第三图像，据以判断待检测物是否具有互补对印特征。
较佳地：
当触发所述第一入射光源和第二入射光源开启时，采集纸币上具有光彩光变特性的位置；
当触发所述第三入射光源开启时，采集纸币上具有互补对印图案的位置。
较佳地，设置所述第一光源和所述第二光源在所述透镜的同一侧，所述透镜和CIS传感器倾斜于所述待检测面设置。
较佳地，设置所述第一光源和所述第二光源在所述透镜的两侧，所述透镜和CIS传感器垂直于所述待检测面设置。
较佳地，所述第一角度θ1小于30°度，所述第二角度θ2大于60°度；所述预定值ω大于50°度。
较佳地，设置所述第三光源位于送钞通道内待检测区的正下方，垂直照射所述待检测区。
较佳地，所述入射光源为LED白光灯。
较佳地，所述LED白光灯为蓝光LED加荧光粉的三波长白光灯、多芯片型三色组合的白光LED灯两种之一。
本发明提供的一种纸币的鉴伪方法，具有如下优点：
1、应用于对具有不同角度的光学特征鉴伪技术的纸币的鉴伪，采用CIS采集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像，由于光线的入射角度与反射角度固定，因此采集的图像光线更为均匀，相比以往的CMOS或CCD摄像头来检测的方法及装置，本发明提供的解决方案受纸币在机械走钞腔内走钞情况影响较小，获取的不同角度的光学特征的效果也可以保证。
2、其次，对于不同的币种，即使待检测区域在钞票的位置各不相同，通过一套设备也可以完成不同币种纸币的检测。当发行新版纸币时，只需要通过软件升级就可以完成设备升级。
3、相对CMOS或CCD摄像头来说，CIS体积较小，安装非常方便，在进行机械部分设计时可以使得结构更为紧凑，设备组装也更加方便。
4、设计控制开关，控制触发时间点，更加节能，尤其适用于电源为储电电池供给的装置。
5、巧妙的设计透明的支撑板，能够同时检测纸币的正反两面图像，提高了检测效率。
6、同时针对纸币的光彩光变特性和互补对印特性进行鉴伪，提高了鉴伪的准确度。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种纸币鉴伪装置结构示意图1；
图2是本发明第一实施例提供的另一种纸币鉴伪装置结构示意图2；
图3是本发明第二实施例提供的一种使用本发明鉴伪装置进行纸币鉴伪的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的原理、特性和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例一
本发明实施例中提供一种纸币鉴伪装置，用于同时对防伪特征为光彩光变特征和互补对印特征的纸币进行检测。
参见图1，该图示出了本发明实施例中提供的纸币鉴伪装置的结构，包括：
出钞口101；
入钞口102；
位于出钞口101与入钞口102之间的透明送钞通道103；
设置于出钞口101和入钞口102之间的透明送钞通道103的一侧的第一入射光源104和一第二入射光源105；
设置于所述透明送钞通道103的另一侧的一第三入射光源106；
一接触式图像传感器CIS107，设置于所述送钞通道103内待检测区域108上方，在每一次光源点亮时，采集一行图像数据，从而组成一幅图像；
一透镜109，设置于所述预定区域108的反射光至所述CIS107的光路上；
一控制器110，感测到纸币到达所述待检测区108时，触发所述第一入射光源104、所述第二入射光源105和所述第三入射光源106轮流开启，以及在光源开启时，触发所述CIS107采集图像。
一图像处理单元111，将各入射光源开启时采集到的对应行分别合并为第一图像、第二图像和第三图像；
一识别单元112，比较所述第一图像和所述第二图像，据以判断待检测物是否具有光彩光变特征；比较所述第一图像和所述第三图像，据以判断待检测物是否具有互补对印特征。
其中：
所述第一入射光源104和所述第二入射光源105设置于送钞通道103内待检测区域108上方；所述第一光源104和所述第二光源105设置在所述透镜 109的同一侧，所述透镜109和CIS传感器107倾斜于所述待检测面108设置；所述第一光源104以第一角度θ1照射所述待检测108面上一预定区域，所述第二光源105以第二角度θ2照射所述预定区域108；第二角度θ2与第一角度θ1的差值大于预定值ω；
所述第三入射光源106设置于送钞通道103内待检测区108的下方，照射所述待检测区108。
其中，第一角度θ1及第二角度θ2可以为进行检测时入射光线与待检测纸币的垂直方向的夹角。较佳地，第一角度θ1小于10°度，角度θ1尽可能小，越接近垂直越好，但不应角度θ1不等于0°度(即垂直角度)，避免影响成像效果；第二角度θ2大于60°度；预定值ω大于50°度。
较佳地，所述第三光源106设置于送钞通道103内待检测区108的正下方，垂直照射所述待检测区108。
在具体应用时，第一光源104、第二光源105和第三光源106间隔点亮，比如，首先，第一光源104打开，其他光源关闭，CIS传感器采集一行图像数据；之后，第二光源105点亮，其他光源关闭，CIS传感器再采集一行图像数据；再之后，第三光源106点亮，其他光源关闭，CIS传感器再采集一行图像数据，以此类推。由此可见，当被检测物完全通过CIS传感器时，CIS传感器可以输出一张图像。这幅图像的第N行为第一光源104照射得到，第N+1行为第二光源105照射得到，第N+2行为第三光源106照射得到。
因此，可采用软件图像处理方法将CIS传感器输出图像的第N行合成一整幅完全由第一光源104照射得到的图像,即第一图像；将第N+1行合成一整幅完全由第二光源105照射得到的图像，即第二图像；将第N+2行合成一整幅完全由第三光源106照射得到的图像，即第三图像。
由于第一光源104照射得到的图像是由正面照射，正面拍摄得到，所以可以认为是纸币正面观察得到的图像。而第二光源105照射所得到的图像，虽然也是正面拍摄，但第二光源105的入射角较大，同样可以使得被检纸币上呈现不同的不同角度的光学特征，例如使获得的图像呈现不同的不同角度的光学特征，具体地，图像上呈现出不同颜色，等同于侧面观察被检测物(如纸币或印刷品)得到的图像。因此，对第一图像和第二图像进行比对分析，即可判断纸币是否具有光彩光变的防伪特性。
较佳地，为了减少运算量，提高鉴伪速度，可以当触发所述第一入射光 源104和第二入射光源105开启时，仅针对纸币上具有光彩光变特性的位置采集图像。
由于有些纸币具有光彩光变特征的图案在纸币的一面，另一面没有，例如，2015版100元面额人民币。当正好纸币上具有光彩光变特征的图案在所述第一入射光源104和第二入射光源105一侧时，会检测出光彩光变特性；但是如果纸币具有光彩光变特征的图案在所述第三入射光源106一侧时，无法检测到光彩光变特性。此时，为了提高鉴伪效率且不增加硬件成本，并不对纸币朝向做转向处理，也不在另一侧增加对光彩光变特征进行采集的结构，而是基于透射特性检测互补对印鉴伪区域，触发所述第三入射光源106开启，触发其他光源关闭，采集具有互补对印图案的位置，之后，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。
其中，所述入射光源为LED白光灯。
在一具体实施例中，所述LED白光灯为蓝光LED加荧光粉的三波长白光灯、多芯片型三色组合的白光LED灯两种之一。
参见图2，本发明还提供了另一种纸币鉴伪装置，与图1所示的纸币鉴伪装置的区别在于，设置所述第一光源204和所述第二光源205在所述透镜209的两侧，所述透镜209和CIS传感器207垂直于所述待检测面设置。其他部件设置与图1相同，此处不再赘述。
本发明上述光学特征检测装置采用接触式图像传感器(CIS)采集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像，由于光线的入射角度与反射角度固定，因此采集的图像光线更为均匀，相比以往的CMOS或CCD摄像头来检测的方法及装置，本发明提供的解决方案受纸币在机械走钞腔内走钞情况影响较小，获取的不同角度的光学特征的效果也可以保证。
其次，对于不同的币种，即使待检测区域在钞票的位置各不相同，通过一套设备也可以完成不同币种纸币的检测。当发行新版纸币时，只需要通过软件升级就可以完成设备升级。
相对CMOS或CCD摄像头来说，CIS体积较小，安装非常方便，在进行机械部分设计时可以使得结构更为紧凑，设备组装也更加方便。对于一台设备，只要在通道的两面各安装一根CIS，就可以完成对一张纸币正面和背面全幅面的不同角度的光学特征进行检测。本发明提供的不同角度的光学特征检测方法 及装置检测识别率高、性能稳定可靠。
巧妙的设计透明的支撑板，能够同时检测纸币的正反两面图像，提高了检测效率。
同时针对纸币的光彩光变特性和互补对印特性进行鉴伪，提高了鉴伪的准确度。
实施例二
如图3所示，本发明实施例还提供了使用本发明鉴伪装置对纸币进行鉴伪的方法，包括步骤：
步骤S301：系统启动，开始走钞；
步骤S302：传送钞票至待检测区域；
步骤S303：依次触发设置于透明送钞通道一侧的第一光源、第二光源，以及设置于所述送钞通道另一侧的第三光源开启，每次保持仅一个光源开启，其他光源关闭；
步骤S304：在第一光源开启时，采用CIS对光彩光变特征区域采集一行数据，当扫描完成最后一行时，将采集到的行合并为第一图像；
步骤S305：在第二光源开启时，采用CIS对光彩光变特征区域采集一行数据，当扫描完成最后一行时，将采集到的行合并为第二图像；
步骤S306：在第三光源开启时，采用CIS对互补对印特征区域采集一行数据，当扫描完成最后一行时，将采集到的行合并为第三图像；
步骤S307：比较所述第一图像和所述第二图像，据以判断待检测物是否具有光彩光变特征；
步骤S308：分析所述第三图像，据以判断待检测物是否具有互补对印特征；
步骤S309：综合对光彩光变特征和互补对印特征的检测结果，输出对纸币的鉴伪结果。
本发明提供的不同角度的光学特征检测方法及装置中，采用接触式图像传感器CIS采集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像，由于光线的入射角度与反射角度固定，因此采集的图像光线更为均匀，相比以往的CMOS或CCD摄像头 来检测不同角度的光学特征的方法及装置，本发明提供的不同角度的光学特征的检测方法及装置受纸币在机械走钞腔内走钞情况影响较小，获取不同角度的光学特征的效果也可以保证。其次，对于不同的币种，变色油墨或全息图像即使在钞票的位置各不相同，通过一套设备也可以完成不同币种纸币的检测。当发行新版纸币时，只需要通过软件升级就可以完成设备升级。相对CMOS或CCD摄像头来说，CIS体积较小，安装非常方便，在进行机械部分设计时可以使得结构更为紧凑，设备组装也更加方便。巧妙的设计透明的支撑板，能够同时检测纸币的正反两面图像，提高了检测效率。同时针对纸币的光彩光变特性和互补对印特性进行鉴伪，提高了鉴伪的准确度。
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 (8)

1.一种纸币的鉴伪方法，其特征在于，包括：
于出钞口和入钞口之间的透明送钞通道的一侧设置一第一入射光源和一第二入射光源；于所述透明送钞通道的另一侧设置一第三入射光源；
设置所述第一入射光源和所述第二入射光源位于送钞通道内待检测区域上方；其中，所述第一光源以第一角度θ1照射所述待检测面上一预定区域，所述第二光源以第二角度θ2照射所述预定区域；第二角度θ2与第一角度θ1的差值大于预定值ω；
设置所述第三入射光源位于送钞通道内待检测区的下方，照射所述待检测区；
设置一接触式图像传感器CIS位于所述送钞通道内待检测区域上方，在每一次光源点亮时，采集一行图像数据，从而组成一幅图像；
于所述预定区域的反射光至所述CIS的光路上设置一透镜；
设置一控制器，感测到纸币到达所述待检测区时，触发所述第一入射光源、所述第二入射光源和所述第三入射光源轮流开启，以及在光源开启时，触发所述CIS采集图像。
设置一图像处理单元，将各入射光源开启时采集到的对应行分别合并为第一图像、第二图像和第三图像；
设置一识别单元，比较所述第一图像和所述第二图像，据以判断待检测物是否具有光彩光变特征；分析所述第三图像，据以判断待检测物是否具有互补对印特征。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
当触发所述第一入射光源和第二入射光源开启时，采集纸币上具有光彩光变特性的位置；
当触发所述第三入射光源开启时，采集纸币上具有互补对印图案的位置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
设置所述第一光源和所述第二光源在所述透镜的同一侧，所述透镜和CIS传感器倾斜于所述待检测面设置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
设置所述第一光源和所述第二光源在所述透镜的两侧，所述透镜和CIS传感器垂直于所述待检测面设置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一角度θ1小于30°度，所述第二角度θ2大于60°度；
所述预定值ω大于50°度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
设置所述第三光源位于送钞通道内待检测区的正下方，垂直照射所述待检测区。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述入射光源为LED白光灯。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述LED白光灯为蓝光LED加荧光粉的三波长白光灯、多芯片型三色组合的白光LED灯两种之一。
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