CN107527423A - 纸币防伪识别方法及纸币识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纸币防伪识别方法，包括：采集纸币在紫外荧光下的彩色图案；截取荧光图案区域；将荧光图案的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间；计算待鉴伪纸币的H分量与预先建立的H分量的欧氏距离，计算出的欧氏距离与预设阈值进行比较，排除颜色异常的纸币。本发明还可以用V分量对纸币进行进一步的鉴伪，通过对荧光图案的字符轮廓进行比较，排除荧光图案形状异常的纸币。本发明还公开了一种纸币识别装置。本发明通过采用上述技术方案，将荧光图案的颜色集中到一个变量上，减少了计算难度，缩短了计算时间，保证纸币识别的准确性。
Description
技术领域
本发明属于信息识别检测技术领域，尤其涉及一种纸币防伪识别方法及纸币识别装置。
背景技术
纸币由国家发行，纸币是人们经济活动中用于等价交换的一种货币符号，为了谋取非法的利益，经常不有法分子伪造假币，扰乱正常的经济秩序，而且随着科学技术的不断发展，不法分子的伪造手段越来越高明，为了维持正常的经济秩序，人们不得不研究出越来越精准的纸币识别方法。
通常纸币上会印制有荧光图案，在紫外线的照射下，才能清晰地看见荧光图案，以英镑为例，英镑上的荧光图案由绿色和红色两种颜色组成，形状为纸币相应的面值数字。荧光图案仿造难度较大，因此，为获得更加精准的纸币识别方法，近年来，越来越多的研究人员将研究方向放在纸币的荧光图案上。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种根据纸币上的荧光图像进行鉴别的纸币防伪识别方法，可以缩短识别时间，并保证识别精度。
本发明提供了一种纸币防伪识别方法，包括：
采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案；
截取荧光图案区域；
将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间；
采用H分量对纸币进行鉴伪。
具体地，所述将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间，是将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。
具体地，所述RGB颜色空间转换为HSV颜色空间的过程包括：
计算H、S、V：
V＝max(R，G，B)，
将H的值转换为[0,360]范围。
具体地，所述采用H分量对纸币进行鉴伪的步骤包括：计算待鉴伪纸币的H分量与预设的H分量的欧氏距离，如果计算出的待鉴伪纸币的欧氏距离不在预设的阈值范围内，则判断该纸币为假币。
具体地，所述预设的H分量包括多个预设的子H分量，分别对应不同面值纸币。
具体地，还包括：在H分量的鉴伪结果为真时，采用V分量进行进一步的鉴伪，采用V分量进行鉴伪的具体步骤包括：
根据V分量对图像进行二值化处理；
分割荧光图案的字符；
对荧光图案的字符进行边缘提取；
计算荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度。
将所述链码长度与预设的荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度进行比较，若比较结果不在预设的阈值范围内，则判断该纸币为假币。
具体地，所述预设的荧光图案的字符外界轮廓的链码长度包括多个子链码长度，分别对应不同面值纸币。
具体地，所述根据V分量对图像进行二值化处理的步骤采用的方法是自适应阈值法。
本发明的另一目的在于提供一种纸币识别装置，包括：
图像采集模块，用于采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案；
图像处理模块，用于截取荧光图案区域；
颜色空间转换模块，用于将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间；
鉴伪模块，包括第一鉴伪单元，所述第一鉴伪单元采用H分量对纸币进行鉴伪。
具体地，所述鉴伪模块还包括第二鉴伪单元，所述第二鉴伪单元用于在所述第一鉴伪单元对H分量的鉴伪结果为真时，采用V分量对纸币进行鉴伪。
本发明的有益效果：本发明将纸币上的荧光图案进行颜色空间的转换，将荧光图案的颜色集中到一个分量上对图案进行鉴伪，用H分量对荧光图案的颜色进行鉴伪，排除荧光图案颜色异常的纸币。本发明还可以用V分量对纸币进一步进行鉴伪，通过对荧光图案的字符轮廓进行比较，排除荧光图案形状异常的纸币。本发明通过采用上述技术方案，将荧光图案的颜色集中到一个变量上，减少了计算难度，缩短了计算时间，保证纸币识别的准确性。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的纸币防伪识别方法的流程示意图；
图2是根据本发明的实施例的具体的纸币防伪识别方法流程示意图；
图3是根据本发明的实施例的采用V分量对纸币进行鉴伪的流程示意图；
图4是根据本发明的实施例的纸币识别装置的结构示意图；
图5是根据本发明的实施例的图像采集模块的结构示意图；
图6是根据本发明的实施例的颜色空间转换模块的结构示意图；
图7是根据本发明的实施例的鉴伪模块的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是，其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等。
图1是根据本发明的实施例的纸币防伪识别方法的流程示意图；图2是根据本发明的实施例的具体的纸币防伪识别方法流程示意图；图3是根据本发明的实施例的采用V分量对纸币进行鉴伪的流程示意图。
参照图1、图2，本发明的实施例的纸币防伪识别方法，包括获取待鉴伪纸币的荧光图案并进行颜色空间的转换，再根据H分量对待鉴伪纸币的真伪进行鉴别，具体包括如下步骤：
S1、采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案；
S2、截取荧光图案区域；
S3、将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间；
S4、采用H分量对纸币进行鉴伪。
通常纸币上会设置防伪的荧光图案，纸币在紫外荧光的照射下，可以看到设置的荧光图案，本实施例的纸币以英镑为例，进行阐述。英镑在紫外荧光下的荧光图案由绿色和红色两种颜色构成。可以理解的是，本发明并不限制于此，本发明还可以应用于设置有荧光图案的其它种类的纸币进行防伪鉴定。
具体地，在本实施例的步骤S1中，用紫外荧光对待鉴伪纸币进行照射，采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案。
具体地，在本实施例的步骤S2中，将采集到的待鉴伪纸币的彩色图案中对应的荧光图案区域的图像截取出来。英镑上的荧光图案在紫外荧光的照射下，呈现出红色和绿色组合而成的图案。可以根据不同纸币荧光图案的特征，如颜色等，从纸币的彩色图案中截取对应的荧光图案的区域。
具体地，在本实施例的步骤S3中，将截取出来的荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间，如HSV、HIS等。优选地，最好是将荧光图案区域的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。HSV颜色空间是根据颜色的直观特性，如：色调、饱和度和亮度，所建立的一种颜色空间。下面是RGB颜色空间转换为HSV颜色空间的具体过程：
计算H、S、V：
V＝max(R，G，B)，
将H的值转换为[0,360]范围。
如果H＜0，那么H＝H+360；
V、S、H输出值的范围：0≤V≤1，0≤S≤1，0≤H≤360；
其中R、G、B分别代表RGB颜色空间中的红色值、绿色值和蓝色值；
H、S、V分别代表HSV颜色空间中的色调分量、饱和度分量、亮度分量。
HSV颜色空间将RGB颜色空间的三个变量R、G、B分量集中到一个分量，并且HSV颜色空间中的每一个分量都代表了图像的一种特性，可以用来对图案的某一方面的特性进行比较，具有很强的实用性。本发明的实施例中，就是利用HSV颜色空间中的分量可以代表图像特性的特点对纸币的真伪进行鉴别。
具体地，步骤S4采用H分量对纸币进行鉴伪的详细步骤包括：计算待鉴伪纸币的H分量与预设的H分量的欧氏距离，如果计算出的待鉴伪纸币的欧氏距离不在预设的阈值范围内，则判断该纸币为假币。根据本发明的实施例的纸币防伪识别方法，预设的H分量包括多个预设的子H分量，分别对应不同面值纸币。为不同面值的纸币的鉴伪提供了依据。荧光图案的颜色不易伪造，将转化得到的HSV颜色空间中的H分量对纸币进行鉴别，如果待鉴伪纸币的荧光图案的H分量与预设的H分量的欧氏距离不在预设的阈值范围内，便可判断该纸币为假币，排除掉颜色异常的纸币。
根据本发明的实施例的纸币防伪识别方法，还可以通过步骤S5：采用V分量对纸币进行鉴伪，进行更进一步的鉴伪识别，步骤S5是通过HSV颜色空间的V分量对荧光图案的形状的特性进行转换，来对纸币的真伪进行鉴别。
具体地，参照图3，步骤S5采用V分量对纸币进行鉴伪的流程包括：
S501、根据V分量对图像进行二值化处理；
S502、分割荧光图案的字符；
S503、对荧光图案的字符进行边缘提取；
S504、计算荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度。
S505、将计算出的链码长度与预设的荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度进行比较。
具体地，步骤S501是根据V分量对图像进行二值化处理，由前述可知，V分量代表图案的亮度特性，可以表示图案各个像素点的明暗情况。因此，可以根据实际纸币背景和荧光图案的V分量的数值设定阈值，将待鉴伪图案各个像素点的V分量的数值与阈值进行比较，如：某个像素点的V分量在荧光图案的字符的V分量对应的阈值范围内，则该像素点设为1，反之设为0。在本实施例中，将荧光图像进行二值化处理采用的是自适应阈值法，不同面值的纸币都相应设置有对应的阈值。但可以理解的是，本发明并不限制与此，本发明还可以采用其它合适的二值化处理方法。
具体地，步骤S502根据步骤S501转换的荧光图案的二值化数值，将荧光图案中的字符分割成一个个单个的字符。在本实施例中，分割荧光图案的字符采用的方法是是投影法，将荧光图案区域每行或每列的像素点对应的二值化数值进行累加，如果累加的数值为零，则该行或列为背景区域，如果累加的数值大于1，则该行或列为目标行，根据这些累加的数值对荧光图案区域进行行切割和列切割，将荧光图案区域的字符分割成一个一个的单个字符。但可以理解的是，本发明并不限制于此，本发明也可以采用其它合适的分割荧光图案的字符的方法。
具体地，将荧光图案区域的字符分割成单个的字符后，步骤S503将每个单个的字符的边缘进行提取。提取字符边缘有多种方法，如：Sobel边缘检测算法、Roberts边缘检测算法等，只要可以提取荧光图案的字符的边缘的合适的边缘提取的方法均可以作为本发明的边缘提取采用的方法。
具体地，提取出单个字符的边缘后，步骤S504将计算单个字符的外边界的链码长度。链码是用曲线起始点的坐标和边界点方向代码来描述曲线或边界的方法，不同形状的图案的链码长度有很大的差别，伪造的纸币的荧光图案的字符的外边界轮廓的链码长度与真币的存在区别，因此可以用链码长度作为纸币鉴伪的一个依据。
具体地，步骤S505将步骤S504计算出的待鉴伪纸币的荧光图案区域的字符的外边界轮廓的链码长度与预设的荧光图案的字符的外边界轮廓的链码长度进行比较，若比较结果不在预设的阈值范围内，则判断该待鉴伪纸币的荧光图案区域的字符的形状异常，判断该纸币为假币，否则，该纸币为真币。可以理解的是，预设的荧光图案的字符的外边界轮廓的链码长度包括多个预设的荧光图案的字符的外边界轮廓的链码长度，分别对应不同面值纸币，为不同面值的纸币的检测提供了依据。
步骤S5对纸币的鉴伪进行进一步的判断，确保纸币鉴伪的准确性。
图4是根据本发明的实施例的纸币识别装置的结构示意图，图5是根据本发明的实施例的图像采集模块的结构示意图；图6是根据本发明的实施例的颜色空间转换模块的结构示意图；图7是根据本发明的实施例的鉴伪模块的结构示意图。
参照图4-7，本实施例的纸币识别装置包括图像采集模块10、图像处理模块20、颜色空间转换模块30、鉴伪模块40。
其中，图像采集模块10主要包括荧光照射单元11和图像采集单元12。荧光照射单元11主要是采用紫外荧光灯照射待鉴伪的纸币，然后图像采集单元12采集待鉴伪纸币在紫外荧光灯照射下的彩色图案。
图像处理模块20截取图像采集模块10采集到的待鉴伪纸币在紫外荧光灯照射下的彩色图案中的荧光图案区域。
颜色空间转换模块30包括颜色空间识别单元31和颜色空间换算单元32。颜色空间识别单元31识别荧光图案区域图像的RGB颜色空间。颜色空间换算单元32将荧光图案区域图像的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间(如HSV颜色空间)。
鉴伪模块40包括第一鉴伪单元41，第一鉴伪单元41包括距离计算单元411和第一比较单元412。距离计算单元411计算颜色空间转换模块30转换得到的待鉴伪纸币荧光图案区域的H分量与预设的不同面值纸币的H分量之间的欧氏距离。第一比较单元412将计算出的欧氏距离与预设的不同面值的纸币的欧氏距离进行比较，如果比较结果不在预设的阈值范围内，则说明该待鉴伪的纸币的颜色异常，判定该待鉴伪的纸币为假币。作为本发明的实施例的一种实施方式，鉴伪模块40还可以包括第二鉴伪单元42，当第一鉴伪单元41鉴定结果为真时，第二鉴伪单元42根据V分量对待鉴伪的纸币进行进一步的甄别。第二鉴伪单元42包括二值化处理单元421、分割单元422、边缘提取单元423、链码计算单元424及第二比较单元425。二值化处理单元421将颜色空间转换模块30转换得到的待鉴伪纸币荧光图案区域的V分量进行二值化处理，把荧光图案区域转换为二值化数据。分割单元422根据荧光图案区域的二值化数据将荧光图案分割成为一个一个的单个字符。边缘提取单元423分别将单个字符进行处理，将单个字符的边缘进行提取。链码计算单元424根据提取出来的字符边缘，计算字符边缘的链码长度。第二比较单元425，将计算出的待鉴伪纸币的链码长度与不同面值的纸币的链码长度进行比较，如果比较结果不在预设的阈值范围内，则说明该待鉴伪的纸币的形状异常，判定该待鉴伪的纸币为假币。
另外，纸币识别装置还具有存储模块50，可以存储第一鉴伪单元41的第一比较单元412和第二鉴伪单元42的第二比较单元425所需要的预先设定的不同面值模板的数值。具体地，第一比较单元412计算从存储模块50中调取预先设定的不同面值纸币的H分量的数值与计算出的待鉴伪纸币的H分量之间的欧氏距离。同理，第二比较单元425也是将计算出的待鉴伪纸币的荧光图案字符的链码长度与存储模块50中存储的不同面值纸币的链码长度进行比较。
本发明实施例所提供的纸币识别装置可执行本发明任意实施例所提供的纸币防伪识别方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
综上所述，本发明通过采集纸币上的荧光图案，并将纸币上的荧光图案进行颜色空间的转换，用H分量对荧光图案的颜色进行鉴伪，排除荧光图案颜色异常的纸币。另外，本发明还可以用V分量对纸币进一步进行鉴伪，通过对荧光图案的字符轮廓进行比较，排除荧光图案形状异常的纸币。本发明通过采用上述技术方案，将荧光图案的颜色集中到一个变量上，减少了计算难度，缩短了计算时间，保证纸币识别的准确性。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种纸币防伪识别方法，其特征在于，包括：
采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案；
截取荧光图案区域；
将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间；
采用H分量对纸币进行鉴伪。
2.根据权利要求1所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间，是将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。
3.根据权利要求2所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述RGB颜色空间转换为HSV颜色空间的过程包括：
计算H、S、V：
V＝max(R，G，B)，
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将H的值转换为[0,360]范围。
4.根据权利要求1所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述采用H分量对纸币进行鉴伪的步骤包括：计算待鉴伪纸币的H分量与预设的H分量的欧氏距离，如果计算出的待鉴伪纸币的欧氏距离不在预设的阈值范围内，则判断该纸币为假币。
5.根据权利要求4所属的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述预设的H分量包括多个预设的子H分量，分别对应不同面值纸币。
6.根据权利1-5任一项所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，还包括：在H分量的鉴伪结果为真时，采用V分量进行进一步的鉴伪，采用V分量进行鉴伪的具体步骤包括：
根据V分量对所述荧光图案区域进行二值化处理；
分割荧光图案的字符；
对所述荧光图案的字符进行边缘提取；
计算所述荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度；
将所述链码长度与预设的荧光图案的字符外边界轮廓的链码长度进行比较，若比较结果不在预设的阈值范围内，则判断该纸币为假币。
7.根据权利要求6所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述预设的荧光图案的字符外界轮廓的链码长度包括多个子链码长度，分别对应不同面值纸币。
8.根据权利要求6所述的纸币防伪识别方法，其特征在于，所述根据V分量对所述荧光图案区域进行二值化处理采用的是自适应阈值法。
9.一种纸币识别装置，其特征在于，包括：
图像采集模块，用于采集待鉴伪纸币在紫外荧光下的彩色图案；
图像处理模块，用于截取荧光图案区域；
颜色空间转换模块，用于将所述荧光图案区域的RGB颜色空间转换为带H分量的颜色空间；
鉴伪模块，包括第一鉴伪单元，所述第一鉴伪模块采用H分量对纸币进行鉴伪。
10.根据权利要求9所述的纸币识别装置，其特征在于，所述鉴伪模块还包括第二鉴伪单元，所述第二鉴伪单元用于在所述第一鉴伪单元对H分量的鉴伪结果为真时，采用V分量对所述待鉴伪纸币进行鉴伪。
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