CN107481391A - 纸币涂鸦的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸币涂鸦的检测方法，通过以纸币水印区作为标准，分别计算其在反射图像和透射图像上的灰度直方图后进行加权求和后获得加权灰度直方图，根据加权灰度直方图进行均值运算后获得灰度背景阈值，将反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图和水印区的灰度直方图进行累加求和获得所述反射图像的灰度直方图，基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数，解决了现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题，能定量描述纸币的涂鸦程度，适用于各种不同类型的纸币，快速有效。

Description

纸币涂鸦的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种纸币涂鸦的检测方法及装置。

背景技术

随着纸币流通速度的加快，银行业对纸币清分自动化的需求越来越迫切。纸币清分机在清分判别系统中，需要根据纸币涂鸦的严重程度，对严重程度的涂鸦纸币进行回收。此处的涂鸦是指在纸币流通过程中，人为留下的不同程度的字迹。常用的纸币涂鸦检测方法为图像判定方法，但是现有的图像判别方法算法复杂度高，处理时间较长，而高速清分机设备的处理时间有限，难以适应现有的图像判别算法。因此，有必要研发一种简便、快速的涂鸦检测和判别方法。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种纸币涂鸦的检测方法及装置，能有效解决现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题，可以实现简便、快速的涂鸦检测和判别。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种，包括步骤：

获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图以及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

将所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得加权灰度直方图；

根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

与现有技术相比，本发明公开的纸币涂鸦的检测方法通过以纸币水印区作为标准，分别计算其在反射图像和透射图像上的灰度直方图后进行加权求和后获得加权灰度直方图，根据加权灰度直方图进行均值运算后获得灰度背景阈值，将反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图和水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图，基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数，解决了现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题，能定量描述纸币的涂鸦程度，适用于各种不同类型的纸币，可以实现简便、快速的涂鸦检测和判别。

作为上述方案的改进，对所述透射图像进行倾斜矫正具体包括步骤：

通过比较所述透射图像中前景区域的灰度值和背景区域的灰度值获得所述透射图像的边界点，将所述边界点通过最小二乘法进行拟合获得四条边界的直线方程；

通过所述四条边界的直线方程进行联立方程求解后获得所述透射图像的四个顶点，所述四个顶点分别为左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点；

根据所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述透射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述透射图像进行矫正。作为分割前景区域和背景区域常用的一种方法为设定一个灰度处于前景与背景之间的阈值，可以获得前景区域和背景区域的边界点。

作为上述方案的改进，对所述反射图像进行倾斜矫正包括步骤：

基于所述反射图像和透射图像的比例关系，将所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程进行比例运算后获得所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程；

根据所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述反射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述反射图像进行矫正。经过倾斜矫正后的图像才能准确获取水印区的灰度直方图，有利于后续更准确的分析。

作为上述方案的改进，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图具体为：

将所述透射图像中水印区进行极限分割后，获得N1个小正方形区域；其中，N1≤10000；

计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述透射图像中水印区的灰度直方图。通过极限分割的方式将透射图像中不规则的水印区分成若干个小正方形，可通过求得各个小正方形的灰度直方图进行累加后快速得到透射图像中水印区的灰度直方图，准确度较高。

作为上述方案的改进，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图具体为：

将所述反射图像中水印区进行极限分割后，获得N2个小正方形区域；其中，N2≤10000；

计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述反射图像中水印区的灰度直方图。同理，通过极限分割的方式将反射图像中不规则的水印区分成若干个小正方形，可通过求得各个小正方形的灰度直方图进行累加后快速得到反射图像中水印区的灰度直方图，准确度较高。

作为上述方案的改进，通过以下公式对进行加权求和后获得加权灰度直方图：

Hist(i)_新水印＝k₁×Hist(i)_透射水印+k₂×Hist(i)_反射水印

其中，所述Hist(i)_透射水印为所述透射图像中水印区的灰度直方图，所述Hist(i)_反射水印为所述反射图像中水印区的灰度直方图，所述k₁和k₂分别为所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图的权重，所述Hist(i)_新水印为加权灰度直方图。通过加权的方式将反射图像和透射图像相加，可引入新旧纸币的信息，且不同的纸币类型、纸币面额可设不同的加权权重，适用范围更广，更准确地描述纸币的涂鸦情况。

作为上述方案的改进，通过以下公式计算所述灰度背景阈值：

其中r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为所述水印区的加权灰度直方图，t为r亮点比例对应的灰度值。以一定的亮点比例灰度分布的平均值作为参考，可剔除水印区存在涂鸦的影响，稳定性更优。

作为上述方案的改进，所述r亮点比例对应的灰度值t介于255～0之间，且满足以下条件：

其中，其中r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为加权灰度直方图。

作为上述方案的改进，通过以下公式计算所述待测纸币的涂鸦指数:

其中，所述Graffiti为所述待测纸币的涂鸦指数，Hist_反射(i)为所述反射图像的灰度直方图，θ为所述灰度背景阈值，n为预设的拉伸次数，2≤n≤9。通过上述式子计算待测纸币的涂鸦指数，使得涂鸦指数在0～255之间，与灰度值的描述相对应，当涂鸦指数越小，则涂鸦程度越严重。

本发明实施例还提供了一种纸币涂鸦的检测装置，包括：

第一处理模块，用于获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

第二处理模块，用于获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

加权求和模块，用于将所述透射图像中水印区和反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

阈值获取模块，用于根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

第三处理模块，用于将所述反射图像中非水印区空白区域与水印区域的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

检测模块，用于基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

与现有技术相比，本发明公开的纸币涂鸦的检测装置通过第一处理模块和第二处理模块分别获取投射图像水印区和反射图像水印区的灰度直方图，并通过加权求和模块将两者进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图，将所述加权灰度直方图进行均值运算后可获得背景灰度阈值，将所述反射图像非水印区空白区域的灰度直方图和水印区的灰度直方图累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图，基于所述背景灰度阈值和反射图像的灰度直方图进行比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数，解决了现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题，能定量描述纸币的涂鸦程度，适用于各种不同类型的纸币涂鸦检测，可以实现简便、快速的涂鸦检测和判别。

附图说明

图1是本发明实施例1中一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。

图2是本发明实施例1中步骤S1对所述透射图像进行倾斜矫正的流程示意图。

图3是本发明实施例1中步骤S2对所述反射图像进行倾斜矫正的流程示意图。

图4是本发明实施例2提供的一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。

图5是本发明实施例2中对透射图像中水印区进行极限分割的示意图。

图6是本发明实施例3提供的一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。

图7是本发明实施例3中透射图像中水印区的灰度直方图。

图8是本发明实施例3中反射图像中水印区的灰度直方图。

图9是本发明实施例3中水印区的加权灰度直方图。

图10是本发明实施例3中反射图像的灰度直方图。

图11是本发明实施例4中一种纸币涂鸦的检测装置的结构示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例1提供的一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。如图1所示的纸币涂鸦的检测方法的流程示意图包括步骤：

S1、获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

S2、获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图以及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

S3、将所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

S4、根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

S5、将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

S6、基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

具体实施时，先获取待测纸币的反射图像和透射图像，再分别计算反射图像和透射图像上水印区的灰度直方图。水印纸币印刷采用的水印技术，在纸币图像上形成的区域称为水印区，水印区在反射图像和透射图像上，其灰度值相比其它区域灰度值更大，区域相对更稳定，可参考该区域的直方图特征确定纸币涂鸦判定的相关阈值条件。然后将反射图像和透射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和获得水印区的加权灰度直方图，反射图像可较清晰的观察到纸币的涂写情况，而透射图像的亮暗程度可较清晰地反映纸币的新旧程度，进一步解释，相同程度涂鸦条件下，旧纸币和新纸币的涂鸦程度，即涂鸦指数存在差异(不同新旧的纸币，脏污基准也不一样)，因此需要采用反射图像和透射图像加权处理技术计算相关阈值条件。然后，将所述加权灰度直方图过均值运算获得灰度背景阈值，所述灰度背景阈值是灰度分布的平均值。接着，将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图，本方案重点研究空白区域的图像涂鸦，因为非空白区域的涂鸦，在反射图像上，背景和前景区分度较小，较难进行区分处理，而空白区域的涂鸦，在反射图像上，可区分度大。最后，根据上述得到的灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图进行比例运算可获得所述待测纸币的涂鸦指数。通过上述方案，可定量分析纸币的涂鸦程度，将反射图像和透射图像进行加权求和后计算阈值，可适用于不同类型、不同面额、不同新旧程度的纸币，能快速有效判别待测纸币是否存在涂鸦，解决了现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题。

可以理解的，纸币图像由于材质和印刷技术，可清晰地在反射图像上观察到空白区域和非空白区域。其中，空白区域为浅油墨区域，非空白区域为深油墨区域。此外，由于纸币印刷采用水印技术，会在纸币图像上形成水印区，反映在反射图像和透射图像上时，其灰度值相比其他区域灰度值更大，因此空白区域包括水印区，即空白区域包括非水印区中的空白区域和水印区。本方案以水印区作为阈值计算的标准，重点研究空白区域的涂鸦检测。

优选地，如图2所示，上述实施例1中步骤S1对所述透射图像进行倾斜矫正具体包括步骤：

S11、通过比较所述透射图像中前景区域的灰度值和背景区域的灰度值获得所述透射图像的边界点，将所述边界点通过最小二乘法进行拟合获得四条边界的直线方程；

S12、通过所述四条边界的直线方程进行联立方程求解后获得所述透射图像的四个顶点，所述四个顶点分别为左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点；

S13、根据所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述透射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述透射图像进行矫正。

步骤S11～S13为所述透射图像进行倾斜矫正的过程，作为分割前景区域和背景区域常用的一种方法为设定一个灰度处于前景与背景之间的阈值，可以获得前景区域和背景区域的边界点。将所述边界点通过最小二乘法进行拟合后可获得边界的四条直线方程；将上述四条直线方程联立方程求解，分别计算四个顶点坐标，所述四个顶点分别为左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点。根据四个顶点坐标和四条直线方程，计算所述待测纸币在所述透射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述透射图像进行矫正。

优选地，如图3所示，上述实施例1中步骤S2对所述反射图像进行倾斜矫正具体包括步骤：

S21、基于所述反射图像和透射图像的比例关系，将所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程进行比例运算后获得所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程；

S22、根据所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述反射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述反射图像进行矫正。

步骤S21～S22为所述透射图像进行倾斜矫正的过程，因为透射图像和反射图像仅仅是打光的波长不一样，图像的大小之间存在一定的比例关系，因此可以借助透射图像的顶点坐标和直线方程，进行比例转换后确定反射图像的顶点坐标和直线方程，由此获得所述待测纸币在所述反射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述反射图像进行矫正。

经过倾斜矫正后的图像才能准确获取水印区的灰度直方图，有利于后续更准确的分析。

参见图4，是本发明实施例2提供的一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。如图4所示的纸币涂鸦的检测方法的流程示意图包括步骤：

S1’、获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，将所述透射图像中水印区进行极限分割后，获得N1个小正方形区域；其中，N1≤10000；计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述透射图像中水印区的灰度直方图；

S2’、获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；将所述反射图像中水印区进行极限分割后，获得N2个小正方形区域；其中，N2≤10000；计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述反射图像中水印区的灰度直方图；

S3、将所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

S4、根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

S5、将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

S6、基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

实施例2的纸币涂鸦的检测方法基于实施例1，其区别在于，计算所述透射图像中水印区和反射图像水印区的灰度直方图具体为:如图5所示，将透射图像水印区1进行极限分割，可分为N1个m₁×m₁小正方形区域2；统计透射图像上N1个正方形区域2灰度直方图进行累加可获得所述透射图像水印区的灰度直方图，其中N1的值越大，m₁的值越小，越能描述水印区的多边形形状；同理，将反射图像水印区进行极限分割，可分为N2个m₂×m₂小正方形区域；统计反射图像上N2个正方形区域灰度直方图进行累加可获得所述反射图像水印区的灰度直方图，其中N2的值越大，m₂的值越小，越能描述水印区的多边形形状。根据极限分割的思想，透射图像水印区和反射图像水印区的面积可分别用下面的式子近似：

通过极限分割的方法将不规则多边形的水印区分成若干个小正方形，分别获得每一所述小正方形的灰度直方图，再将每一所述小正方形的灰度直方图进行累加可快速获得所述水印区的灰度直方图。

参见图6，是本发明实施例3提供的一种纸币涂鸦的检测方法的流程示意图。如图5所示的纸币涂鸦的检测方法的流程示意图包括步骤：

S1、获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

S2、获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图以及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

S3’、将所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图通过以下公式进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图：

Hist(i)_新水印＝k₁×Hist(i)_透射水印+k₂×Hist(i)_反射水印

其中，所述Hist(i)_透射水印为所述透射图像中水印区的灰度直方图，所述Hist(i)_反射水印为所述反射图像中水印区的灰度直方图，所述k₁和k₂分别为所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图的权重，所述Hist(i)_新水印为水印区的加权灰度直方图；

S4’、根据所述加权灰度直方图，通过以下公式进行均值运算获得灰度背景阈值：

其中，θ为所述灰度背景阈值，r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为所述水印区的加权灰度直方图，t为r亮点比例对应的灰度值；

S5、将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

S6’、基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过以下公式进行比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数：

其中，所述Graffiti为所述待测纸币的涂鸦指数，Hist_反射(i)为所述反射图像的灰度直方图，θ为所述灰度背景阈值，n为预设的拉伸次数，2≤n≤9。

结合图7-10，将对本实施例的工作工程和原理进行具体描述。具体实施时，先获取待测纸币的反射图像和透射图像，再分别计算反射图像和透射图像上水印区的灰度直方图，然后将反射图像和透射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和获得水印区的加权灰度直方图，反射图像可较清晰的观察到纸币的涂写情况，而透射图像的亮暗程度可较清晰地反映纸币的新旧程度，进一步解释，相同程度涂鸦条件下，旧纸币和新纸币的涂鸦程度，即涂鸦指数存在差异(不同新旧的纸币，脏污基准也不一样)，因此需要采用反射图像和透射图像加权处理技术计算相关阈值条件。如图9所示，经过加权处理后的灰度直方图相对图8的反射图像的灰度直方图，引入了透射水印区信息，其图像更加正态化，更加符合标准非涂鸦纸币水印区直方图特征，同时，引入透射水印区信息，可更好地描述旧纸币的的透射信息，进一步增强了旧纸币和新纸币相同程度涂鸦的差异性，使得本方案可适用于不同新旧程度的纸币涂鸦检测。k₁和k₂分别为所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图的权重，它们由不同种类、不同面额的纸币来决定，作为一种经验值，可很好地描述某一种类或某一面额的纸币的状态。接着，根据水印区的加权灰度直方图，进行均值运算可求得灰度背景阈值θ。在本实施例中，引入亮点比例r的均值作为参考，可剔除水印区可能存在涂鸦的影响，因为纸币的涂鸦是暗点，所以选取一定比例的亮点可避免涂鸦的干扰，稳定性更优一般情况下，越靠近255的灰度值点为亮点，越靠近0的灰度值点为暗点，t为r亮点比例对应的灰度值，介于255～0之间，且满足以下条件：

其中，其中r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为所述水印区的加权灰度直方图。为了方便进行说明，仅以亮点比例r＝0.3对本发明实施例进行描述,本发明提供的纸币涂鸦的检测方法并不限于亮点比例r＝0.3。当亮点比例r＝0.3，t为前30％亮点比例对应的灰度值，也就是Hist(i)_新水印从i＝255到i＝0遍历累加直到总数到达30％的总的像素点时所对应的i值即为t。计算前30％亮点比例灰度分布的平均值具体为，将iHist(i)_新水印从i＝255到i＝t进行累加可得到30％总像素点的亮点分布总和，再将上述累加值除以30％总像素点可得到前30％亮点比例灰度分布的平均值，从而获得灰度背景阈值θ。然后将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图Hist_{反射非水印}与所述反射图像中水印区的灰度直方图Hist_反射水印进行求和后获得所述反射图像的灰度直方图Hist_反射(i)，如图10所示。因为本发明的研究重点为空白区域的涂鸦，因此必须排除非水印区非空白区域，以免对结果造成干扰。最后，基于所述灰度背景阈值θ和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数Graffiti。由上述计算涂鸦指数Graffiti的式子可知，涂鸦指数Graffiti的范围在0～255之间，与灰度值的特征相对应，当涂鸦指数Graffiti越小时，涂鸦越严重，当涂鸦指数Graffiti越大时，涂鸦越轻微。将上述计算涂鸦指数Graffiti的式子进行简化可得：

当纸币涂鸦较为严重时，则占据前灰度背景阈值θ的像素点的比例较高，则较大，涂鸦指数Graffiti越小，越接近0；反之，当纸币涂鸦较为轻微时，则占据前灰度背景阈值θ的像素点的比例较低，即较小，涂鸦指数Graffiti越大，越接近255；式子中的n为拉伸指数，当n＝1时属于线性拉伸，会使得纸币涂鸦程度刻画效果不佳；当n过大时，会使得纸币涂鸦程度刻画过于敏感，极易产生误判的情况，所以2≤n≤9。

本发明实施例还对应提供了一种纸币涂鸦的检测装置100，包括：

第一处理模块101，用于获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

第二处理模块102，用于获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

加权求和模块103，用于将所述透射图像中水印区和反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

阈值获取模块104，用于根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

第三处理模块105，用于将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

检测模块106，用于基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

如图11所示的纸币涂鸦的检测装置100的工作过程可参考上述实施例对纸币涂鸦的检测装置的具体描述，在此不再赘述。

综上，本发明公开了一种纸币涂鸦的检测方法及装置，通过以纸币水印区作为标准，分别计算其在反射图像和透射图像上的灰度直方图后进行加权求和后获得加权灰度直方图，根据加权灰度直方图进行均值运算后获得水印区的灰度背景阈值，将反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图和水印区的灰度直方图获得所述反射图像的灰度直方图，基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数，解决了现有纸币图像涂鸦检测方法算法复杂、耗时长的问题，能定量描述纸币的涂鸦程度，适用于各种不同类型的纸币，快速有效。

以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，包括步骤：

获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图以及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

将所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与所述反射图像中水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。

2.如权利要求1所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，对所述透射图像进行倾斜矫正具体包括步骤：

通过比较所述透射图像中前景区域的灰度值和背景区域的灰度值获得所述透射图像的边界点，将所述边界点通过最小二乘法进行拟合获得四条边界的直线方程；

通过所述四条边界的直线方程进行联立方程求解后获得所述透射图像的四个顶点，所述四个顶点分别为左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点；

根据所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述透射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述透射图像进行矫正。

3.如权利要求2所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，对所述反射图像进行倾斜矫正包括步骤：

基于所述反射图像和透射图像的比例关系，将所述透射图像的四个顶点和四条边界的直线方程进行比例运算后获得所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程；

根据所述反射图像的四个顶点和四条边界的直线方程，计算所述待测纸币在所述反射图像中沿水平方向和垂直方向的倾斜偏移量，基于所述倾斜偏移量对所述反射图像进行矫正。

4.如权利要求1所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图具体为：

将所述透射图像中水印区进行极限分割后，获得N1个小正方形区域；其中，N1≤10000；

计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述透射图像中水印区的灰度直方图。

5.如权利要求1所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图具体为：

将所述反射图像中水印区进行极限分割后，获得N2个小正方形区域；其中，N2≤10000；

计算每一所述正方形区域的灰度直方图，将每一所述正方形区域的灰度直方图进行累加后获得所述反射图像中水印区的灰度直方图。

6.如权利要求1或4或5所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，通过以下公式对进行加权求和后获得加权灰度直方图：

Hist(i)_新水印＝k₁×Hist(i)_透射水印+k₂×Hist(i)_反射水印

其中，所述Hist(i)_透射水印为所述透射图像中水印区的灰度直方图，所述Hist(i)_反射水印为所述反射图像中水印区的灰度直方图，所述k₁和k₂分别为所述透射图像中水印区的灰度直方图和所述反射图像中水印区的灰度直方图的权重，所述Hist(i)_新水印为水印区的加权灰度直方图。

7.如权利要求6所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，通过以下公式计算所述水印区的灰度背景阈值：

其中r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为所述水印区的加权灰度直方图，t为r亮点比例对应的灰度值。

8.如权利要求7所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，所述r亮点比例对应的灰度值t介于255～0之间，且满足以下条件：

其中，其中r为预设的亮点比例，Hist(i)_新水印为所述水印区的加权灰度直方图。

9.如权利要求7所述的纸币涂鸦的检测方法，其特征在于，通过以下公式计算所述待测纸币的涂鸦指数:

其中，所述Graffiti为所述待测纸币的涂鸦指数，Hist_反射(i)为所述反射图像的灰度直方图，θ为所述灰度背景阈值，n为预设的拉伸次数，2≤n≤9。

10.一种纸币涂鸦的检测装置，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于获取待测纸币的透射图像，对所述透射图像进行倾斜矫正后，计算所述透射图像中水印区的灰度直方图；

第二处理模块，用于获取所述待测纸币的反射图像，对所述反射图像进行倾斜矫正后，计算所述反射图像中水印区的灰度直方图以及所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图；

加权求和模块，用于将所述透射图像中水印区和反射图像中水印区的灰度直方图进行加权求和后获得水印区的加权灰度直方图；

阈值获取模块，用于根据所述加权灰度直方图，通过均值运算获得灰度背景阈值；

第三处理模块，用于将所述反射图像中非水印区空白区域的灰度直方图与水印区的灰度直方图进行累加求和后获得所述反射图像的灰度直方图；

检测模块，用于基于所述灰度背景阈值和所述反射图像的灰度直方图，通过比例运算后获得所述待测纸币的涂鸦指数。