CN111612965A - 使用安全线磁性编码进行面额识别的方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的方法、装置及设备，该方法包括：预定义各个待识别面额的安全线磁性编码特征模板；获取待识别纸币的安全线磁性特征信号，并提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算有效波峰间距；根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理；根据各个面额真币的波形间距对当前磁性信号波形进行匹配；自动忽略疑似干扰波峰；自动兼容信号不足造成的波峰缺失；对所有匹配的模板进行打分；根据分数进行最后综判。本发明将安全线磁性波形特征转化为波峰与波峰间间距的数列，将计算后的数列与已知模板的匹配。本发明拥有很强的防伪功能，可以兼容信号的杂峰干扰，可以兼容信号不良造成的波峰缺失的情况。

Description

使用安全线磁性编码进行面额识别的方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及防伪技术领域，尤其涉及一种使用安全线磁性编码进行面额识别的方法、装置及设备。

背景技术

纸币上的安全线，是纸币防伪措施中一种普遍运用的传统技术。安全线磁性编码是点验钞机在使用过程中的分钞和鉴伪的重要特征，是点验钞机正确分钞、识别假币的重要依据。如果新版钞票在安全线磁性编码上使用不同磁性材料，那么制造过程中需要分两次或多次制造，导致两种磁性油墨之间的间距会有误差，不同钞票误差不同。如果用在安全线磁性编码上的磁性材料发生变化，在点验钞机机械平台、线圈磁头传感器及电路方案不变的情况下，安全线磁性规律会根据钞票走过的方向的不同而不同，磁性波形也会一同变化；这些都对点钞机的分钞及鉴伪产生影响，使用中容易出现面额错识别、真币误报假币的情况。

目前，识别纸币安全线通常方法是通过一系列预处理将磁性波形波峰、波谷或波峰波谷的间距计算为一串数列，之后根据预先知道的安全线磁性编码规律进行模板匹配，但该方法存在两个明显的缺点：

1.因为点验钞机机器状态的差异，磁性信号会有高低的波动，多峰少峰的情况，一旦该情况出现的较多会造成模板无法匹配。

2.新版钞票由于物理特性的改变，波峰波谷的状态不稳定，一些磁性材料在不同方向走过点验钞机时，波峰波谷的位置会颠倒。

3.钞票两种磁性油墨材料间间距误差过大，造成模板匹配失败。

这些都直接导致在机器状态不好的情况下误识别率高，真币容易误报假币的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种使用安全线磁性编码进行面额识别的方法、装置及设备，解决或者部分解决因为点验钞机机器状态的差异以及新版钞票由于物理特性的改变造成的波峰不稳定以及误差过大等问题，提高了纸币安全线磁性特征检测的准确率和防伪强度。

本发明是这样实现的：本发明公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的方法，包括如下步骤：

预定义各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板；

获取待识别纸币的安全线磁性特征信号，并提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算波峰间距；

根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本；

将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配，根据匹配情况得出各个面额对应的分数；

根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币。

进一步地，根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币，具体包括：根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。

设定值是由灵敏度控制的，一般分数小于或等于50分属于偏低。

进一步地，目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组；将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配的过程包括：

1)假设目标真币的安全线磁性编码特征模板的波峰间距数组为数组A，待匹配样本为数组A1，数组A对应的误差范围为数组Diff，数组A长度为n，设数组A中第一个高峰间距即A[0]为起始间距，寻找与起始间距A[0]的绝对差值范围在Diff[0]以内的点，得到最接近起始间距A[0]的波峰，作为匹配点，找到后进入匹配流程2)；

2)假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，依次匹配模板的数组A的各个元素，如向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向前移动时，先将index减1，如果index小于0，那么index等于模板长度n减1；如向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素；确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向后移动时，先将index加1，然后将index除以模板长度n的余数赋值给index；

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

进一步地，判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征，

如有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，如果没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板。

进一步地，判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否存在容易因信号原因丢失的波峰，如存在，则间距匹配失败后继续进行波峰缺失匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配模板的数组A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A的第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于数组A的第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若小于或等于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配成功，标记为缺失匹配波峰，继续匹配模板时跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若大于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配失败，波峰缺失匹配失败后退出匹配流程。

进一步地，目标真币的安全线磁性编码特征模板包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置，不同材料交替的波峰间距位置成对出现，假设目标真币的安全线磁性编码特征模板波峰间距数组为A，待匹配样本波峰间距数组为A1，数组A对应的误差范围数组为Diff；

磁性材料不同时的误差匹配包括如下步骤：在匹配过程中，在碰到数组A中第一个不同材料交替的波峰间距位置时，按照设定增大模板中相应的Diff值，然后进行间距匹配，记录该次匹配使用的间距Sum与数组A的对应元素的差值Fix，差值Fix带正负符号；在匹配到数组A中对应的第二个不同材料交替的波峰间距位置时，用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素，然后进行间距匹配。

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与模板中的Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素具体是：修正后的A的元素等于A的原始预设元素减去Fix。如果之前匹配时，间距相对模板偏宽，则此处模板A要变窄，反之则要变宽。

进一步地，在匹配过程中，根据匹配情况对当前磁性特征信号的每个波峰进行标记；

完成匹配后，将每个波峰的情况存入数组，保留结果，等待评分使用。

进一步地，根据匹配情况得出各个面额对应的分数，具体包括：通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰个数与总的波峰个数百分比得到各个面额对应的分数。

进一步地，根据匹配情况得出各个面额对应的分数，具体包括：通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰间距个数与总的波峰间距个数百分比得到各个面额对应的分数。

本发明公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的装置，其特征在于，包括磁性特征信号获取模块、磁性特征波峰间距获取模块、归一化模块、联想匹配模块、分数评估模块、综合仲裁模块，

所述磁性特征信号获取模块用于获取待识别纸币的安全线磁性特征信号；

所述磁性特征波峰间距获取模块用于提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算波峰间距；

所述归一化模块用于根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本；

所述联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配；

所述分数评估模块用于根据匹配情况得出各个面额对应的分数；

所述综合仲裁模块用于根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币。

进一步地，目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组；联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配的过程包括：

1)假设目标真币的安全线磁性编码特征模板的波峰间距数组为数组A，待匹配样本为数组A1，数组A对应的误差范围为数组Diff，数组A长度为n，设数组A中第一个高峰间距即A[0]为起始间距，寻找与起始间距A[0]的绝对差值范围在Diff[0]以内的点，得到最接近起始间距A[0]的波峰，作为匹配点，找到后进入匹配流程2)；

2)假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，依次匹配模板的数组A的各个元素，如向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；如向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素；

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

进一步地，联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征，

如有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，如果没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板。

进一步地，联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否存在容易因信号原因丢失的波峰，如存在，则间距匹配失败后继续进行波峰缺失匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配模板的数组A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A的第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于数组A的第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若小于或等于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配成功，标记为缺失匹配波峰，继续匹配模板时跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若大于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配失败，波峰缺失匹配失败后退出匹配流程。

进一步地，

联想匹配模块用于在磁性材料不同时进行如下步骤的误差匹配，包括：目标真币的安全线磁性编码特征模板包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置，不同材料交替的波峰间距位置成对出现，假设目标真币的安全线磁性编码特征模板波峰间距数组为A，待匹配样本波峰间距数组为A1，数组A对应的误差范围数组为Diff；在匹配过程中，在碰到数组A中第一个不同材料交替的波峰间距位置时，按照设定增大相应的Diff值，然后进行间距匹配，记录该次匹配使用的间距Sum与数组A的对应元素的差值Fix，差值Fix带正负符号；在匹配到数组A中对应的第二个不同材料交替的波峰间距位置时，用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素，然后进行间距匹配。

进一步地，所述分数评估模块用于通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰或波峰间距个数与总的波峰或波峰间距个数百分比得到各个面额对应的分数。

进一步地，综合仲裁模块用于根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。

本发明公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的设备，包括存储介质，所述存储介质用于存储程序；

以及处理器，所述处理器用于执行所述程序时实现如上述的使用安全线磁性编码进行面额识别的方法的步骤；

以及输入装置，所述输入装置用于采集纸币的安全线磁性特征信号，并传递给处理器；

以及输出装置，所述输出装置用于显示处理器输出的结果。

本发明的有益效果为：本发明获取安全线经过线圈磁头适当放大后的磁性信号波形；获取安全线经过线圈磁头饱和放大后的磁性信号波形；对有效磁性信号波形的定位；磁性信号波峰特征提取；计算每个有效波峰间距；根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理；根据各个面额真币的波形间距对当前磁性信号波形进行匹配；自动忽略疑似干扰波峰；自动兼容信号不足造成的波峰缺失；对所有匹配的模板进行打分；根据分数进行最后综判。本发明将安全线磁性波形特征转化为波峰与波峰间间距的数列，将计算后的数列与已知模板的匹配。本发明根据磁性安全线信号波形特征对纸币进行分钞,拥有很强的防伪功能，可以兼容信号的杂峰干扰，可以兼容信号不良造成的波峰缺失的情况。

附图说明

图1为本发明的使用安全线磁性编码进行面额识别的方法的流程图；

图2为本发明的使用安全线磁性编码进行面额识别的装置的原理示意图；

图3为本发明的使用安全线磁性编码进行面额识别的设备的原理示意图；

图4为一种正常的15版100元人民币安全线磁性编码信号的波形示意图；

图5为一种有误差的15版100元人民币安全线磁性编码信号的波形示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

实施例1

参见图1，本实施例公开了一种安全线磁性编码识别方法，包括：

预定义各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板；

获取待识别纸币的安全线磁性一维特征信号波峰间距，包括：获取待识别纸币的安全线磁性特征信号，并提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算有效波峰间距；

根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本。待匹配样本为波峰间距数组。

不同设备由于各种原因，在输入装置中使用的码盘传感器可能不同，最终的归一化参数通过训练统计得出；若不同点验钞机码盘间距不同，则最终的匹配模板也要等比例变化；

将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配，本实施例进行联想方式进行模板匹配，根据匹配情况得出各个面额对应的分数；

根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币。

首先目标真币的安全线磁性编码特征模板并不是简单的间距模板，他包括但不限于如下内容：目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置以及容易因信号原因丢失的波峰以及模板长度以及具有明显高度特征(如必须高或必须低)的波峰；不同材料交替的波峰间距位置成对出现。

本发明可以实现干扰过滤匹配，按照目标模板间距依次匹配，可以跳波峰进行匹配，直到找到最接近模板间距的波峰，中间的波峰标为干扰峰。

本发明可以实现波峰特征匹配，匹配上的波峰按照模板中的波峰强度进行检测，如果不符合目标强度，则定义为干扰峰。

下面对具体匹配过程作说明，规定模板为A，待匹配样本为A1，模板对应的误差范围为Diff，模板长度为n：

模板中第一个高峰间距，即A[0]为起始间距，寻找与起始间距绝对差值范围在Diff[0](定义里面定好的)以内的点，找到后进入匹配流程。

假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，即比如走过通道的纸币现在有15个波峰间距，匹配的点是第5个点，前面的点也要继续匹配。向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向前移动时，先将index减1，如果index小于0，那么index等于模板长度n减1。

向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素，确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向后移动时，先将index加1，然后将index除以模板长度n的余数赋值给index。

下面以匹配A[x]为例对循环匹配作说明：

1)首先算法会按照如下顺序取值，首先设与模板数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x](定义里面定好的)作比较，若最小的Sub小于或等于Diff[x]，则代表间距匹配成功，进入步骤2)，若最小的Sub大于Diff[x]，则间距匹配失败进入步骤3)。

假设数组A的第x个元素A[x]为20，如果没有多峰的情况，A1[i+x]就会为20，与A的第x个元素匹配成功；如果有1个干扰峰，那么A1[i+x]可能为10，也可能为5，但后面两个元素的和即A1[i+x]+A1[i+x+1]肯定为20。如果有2个干扰峰，那么三个波峰间距的和肯定为20，依次类推。

2)若间距匹配成功，则判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征(明显特征在模板已经定义的，稳定的高或者稳定的低)，如有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，如果没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板。

3)若间距匹配失败，则按照漏峰处理再进行一次间距匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，逐个与第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若最小的Sub小于Diff[x]+Diff[x+1]则表示间距匹配成功，标记为缺失匹配波峰，下一个模板跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若最小的Sub大于Diff[x]+Diff[x+1]则表示该间距匹配失败，若这次间距匹配仍然失败，则退出。

波峰缺失匹配指当目标间距与当前波峰间距差别较大时，判定缺峰，将目标模板间距加上下一处目标模板间距作为目标模板，即跨模板匹配，尝试是否能够匹配，若匹配上，则标记为缺失匹配波峰。

若出现一个漏峰，相当于模板的两个间距合成一个间距，若有4个峰，则就有3个间距，假设模板间距是10、10、50。获取待识别纸币的安全线磁性特征信号时若第二个峰消失，待匹配的纸币间距就变成20、50，将匹配模板的元素10改为匹配模板的元素10与元素10之和，即将20与10+10匹配，若匹配成功，则下一次匹配时就要将50和50匹配，而不是将10与50匹配，因此，下一次匹配时跳过A[2]从A[3]开始匹配。

进一步地，磁性材料不同时的误差匹配，包括：在匹配过程中，如果碰到模板标记为不同材料交替的位置，算法也会做相应处理。首先需要说明的是，两种材料之间误差的特性是：误差是由于两种材料分两次印上去产生的，那么这个误差会造成模板中的某一个间距会变宽，同时另一个与之对应的间距会变窄，也就是成对匹配。

算法匹配模式如下：

在碰到第一个标记为不同材料交替的位置增大一定的Diff值即放宽匹配Diff值，并记录下该次匹配使用的间距Sum与预设数组A的差值Fix，带正负号，如果Fix为正值，说明间距Sum偏大，则下次匹配的预设数组A元素要往小的方向修正；在匹配到下一处标记为不同材料交替的位置时，对这处标记点的数组A对应元素用Fix作修正，使用修正后的模板的数组A进行匹配。用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素具体是：修正后的A的元素等于A的原始预设元素减去Fix。如果之前匹配时，间距相对模板变宽，则此处数组A要变窄，反之则要变宽。如Fix为10，则修正后的A的元素等于A的原始预设元素-10。

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与模板中的Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

根据匹配的情况综合考虑，给各个目标真币的安全线磁性编码特征模板都会对当前磁性特征信号的每个波峰进行标记，包括但不限于：匹配成功和与之对应的模板，漏峰合并，干扰峰、未匹配等，通过这些信息进行分数评估；

完成匹配后，将每个波峰的情况存入数组，保留结果，等待评分使用。信息包括但不限于：匹配成功，匹配成功的模板标号，漏峰合并，干扰峰、未匹配等。

将所有从数组A[0]出发的匹配结果整合，当两次匹配结果的起始位置之差等于模板一周期内所有峰间距宽度之和时，可将两组数据互补，规则为匹配成功覆盖其他结果，干扰覆盖未匹配。如果只有一个待整合就没有这一步，大于1时顺序两两整合，比如a，b，c三个结果，a和b整合得到a‘，a‘再与c整合。

进一步地，根据匹配情况得出各个面额对应的分数，具体包括：通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰个数与总的波峰个数百分比得到各个面额对应的分数,或者，通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰间距个数与总的波峰间距个数百分比得到各个面额对应的分数。

进一步地，根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币，具体包括：根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。待识别纸币的其他特征信息包括纸币尺寸、设备是否刹车。设备是否刹车中的设备指验钞机，运行过程中，如果有纸币有问题或者到达预定数量就会停机，称为刹车，后面的一张纸币就会停在通道中，对信号有较大影响。

根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，具体包括：

若当前未刹车且匹配的面额满足当前纸币宽度，则对当前匹配的面额加分，一般加20分；若当前已刹车，则跳过此步，否则减分，一般减10分。已刹车就不进行加减分。

本实例为2015版100安全线非饱和放大波形，如图4和图5，图4为正常2015版100人民币间距，图5为有工艺误差的2015版100人民币间距。从图5可见两处三密集峰都是左侧间距窄于正常宽峰间距，右侧间距宽于正常宽峰间距。每处三密集峰的左侧间距、右侧间距为成对出现的两个不同材料交替(不同材料衔接)的波峰间距位置，三密集峰对应的是一种磁性材料，其余间距较大的波峰对应的是另一种磁性材料，两种材料衔接位置的间距有较大的偏移。

实施例2

参见图2，本实施例公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的装置，包括磁性特征信号获取模块、磁性特征波峰间距获取模块、归一化模块、联想匹配模块、分数评估模块、综合仲裁模块，

所述磁性特征信号获取模块用于获取待识别纸币的安全线磁性特征信号。

进一步地，磁性特征信号获取模块用于获取纸币通过设备后安全线产生的磁性特征信号的获取，包括饱和放大信号与非饱和放大信号，放大倍数根据设备的不同参数可调。

所述磁性特征波峰间距获取模块用于提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算有效波峰间距。

进一步地，磁性特征波峰间距获取模块用于安全线磁性特征信号的特征提取，主要提取波峰之间的距离，中心点以波峰最高点为起始，波峰最高点向右寻找波谷，以波谷中最低点为结束点，最高点与最低点的中点为波峰中心点。若超过一定距离无法找到波谷则波峰无效。

所述归一化模块用于根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本；

所述联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配；联想匹配模块用于计算当前纸币安全线磁性特征信号是否满足目标真币的安全线磁性编码特征模板的安全线磁性特征信号的特征，并给每个波峰标记状态。

所述分数评估模块用于根据匹配情况评估各个目标真币的安全线磁性编码特征模板的分数；

综合仲裁模块根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，如：纸币高度、设备是否刹车，若当前未刹车且匹配的面额满足当前纸币宽度，则对当前匹配的面额加分，若当前已刹车，则跳过此步，否则减分。最后进行综合判决，选出各个面额中分数最高的面额，即为最终面额、版本，如果分数都偏低，则认定为假币；

进一步地，匹配的目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，其中包括但不限于如下内容：目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组，利用统计的方法精确计算得出目标真币安全线磁性编码特征中，每个磁单元的间距(磁单元间距大部分情况下就是波峰间距，间距组成模板)；目标真币安全线磁性特征信号波峰间距误差范围；目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时，该波峰间距的位置；目标真币安全线磁性特征信号是否存在容易因信号原因丢失的波峰；目标真币安全线磁性特征信号模板长度；目标真币安全线磁性特征信号的波峰的强度。匹配的目标真币的安全线磁性编码特征模板内具有很多数组，通过数组存储数据。

进一步地，目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组；联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配的过程包括：

1)假设目标真币的安全线磁性编码特征模板的波峰间距数组为数组A，待匹配样本为数组A1，数组A对应的误差范围为数组Diff，数组A长度为n，设数组A中第一个高峰间距即A[0]为起始间距，寻找与起始间距A[0]的绝对差值范围在Diff[0]以内的点，得到最接近起始间距A[0]的波峰，作为匹配点，找到后进入匹配流程2)；

2)假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，依次匹配模板的数组A的各个元素，如向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向前移动时，先将index减1，如果index小于0，那么index等于模板长度n减1；

如向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素；确认模板位置的index实现逻辑为index起始位0，向后移动时，先将index加1，然后将index除以模板长度n的余数赋值给index；

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

进一步地，联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征，

如有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，如果没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板。

进一步地，联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否存在容易因信号原因丢失的波峰，如存在，则间距匹配失败后继续进行波峰缺失匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配模板的数组A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A的第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于数组A的第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若小于或等于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配成功，标记为缺失匹配波峰，继续匹配模板时跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若大于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配失败，波峰缺失匹配失败后退出匹配流程。

进一步地，目标真币的安全线磁性编码特征模板包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置，不同材料交替的波峰间距位置成对出现，假设目标真币的安全线磁性编码特征模板波峰间距数组为A，待匹配样本波峰间距数组为A1，数组A对应的误差范围数组为Diff；

联想匹配模块用于在磁性材料不同时进行如下步骤的误差匹配，包括：在匹配过程中，在碰到数组A中第一个不同材料交替的波峰间距位置时，按照设定增大相应的Diff值，然后进行间距匹配，记录该次匹配使用的间距Sum与数组A的对应元素的差值Fix，差值Fix带正负符号；在匹配到数组A中对应的第二个不同材料交替的波峰间距位置时，用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素，然后进行间距匹配。

当目标模板间距与当前波峰间距差别较大时，认为缺峰，将目标模板间距加上下一处目标模板间距作为目标模板，即跨模板匹配，尝试是否能够匹配，若匹配上，则标记为缺失匹配波峰；

进一步地，所述匹配模块用于根据匹配情况对当前磁性特征信号的每个波峰进行标记。

进一步地，所述分数评估模块用于通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰个数与总的波峰个数百分比得到各个面额对应的分数。

进一步地，综合仲裁模块用于根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。

实施例3

参见图3，本实施例公开了一种使用安全线磁性编码进行面额识别的设备，包括存储介质，所述存储介质用于存储程序；

以及处理器，所述处理器用于执行所述程序时实现如上述的使用安全线磁性编码进行面额识别的方法的步骤；

以及输入装置，所述输入装置用于采集安全线磁性编码特征一维信号，并传递给处理器；输入装置可以采用线圈磁头、励磁磁头或TMR(tunneling magnetoresistance)磁头等；

以及输出装置，所述输出装置用于显示处理器输出的结果。输出装置可以采用液晶屏或数码管等；

当纸币经过输入装置，将纸币安全线磁性特征传入处理器，处理器通过预先存储在存储介质的程序，运用预设程序进行处理，最后将得到的结果通过输出装置显示出来。

本发明以人类匹配波形的角度出发，尽可能的将波形匹配的过程与人类匹配过程及逻辑同步，实现所见即所得，只要人类能根据波形分析出相应面额，机器就可以分析出相同结论。本发明从以下几方面处理固定的模板可能造成的错识别、误识别情况：一是从纸币制作的原理出发，找到不同材料交替点并动态调整该处模板大小；二是从传感器原理及机器运行状态的差异出发，自行联想如果有干扰或是有漏峰的情况下如何继续匹配；通过本发明的上述技术方案有效地降低了点验钞机在纸币分钞过程中的误识别、未识别情况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种使用安全线磁性编码进行面额识别的方法，其特征在于，包括如下步骤：

预定义各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板；

获取待识别纸币的安全线磁性特征信号，并提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算波峰间距；

根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本；

将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配，根据匹配情况得出各个面额对应的分数；

根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币，具体包括：根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组；将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配的过程包括：

1)假设目标真币的安全线磁性编码特征模板的波峰间距数组为数组A，待匹配样本为数组A1，数组A对应的误差范围为数组Diff，数组A长度为n，设数组A中第一个高峰间距即A[0]为起始间距，寻找与起始间距A[0]的绝对差值范围在Diff[0]以内的点，得到最接近起始间距A[0]的波峰，作为匹配点，找到后进入匹配流程2)；

2)假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，依次匹配模板的数组A的各个元素，如向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；如向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素；

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征，

若有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，若没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否存在容易因信号原因丢失的波峰，如存在，则间距匹配失败后继续进行波峰缺失匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配模板的数组A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A的第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于数组A的第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若小于或等于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配成功，标记为缺失匹配波峰，继续匹配模板时跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若大于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配失败，波峰缺失匹配失败后退出匹配流程。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：目标真币的安全线磁性编码特征模板包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置，不同材料交替的波峰间距位置成对出现，假设目标真币的安全线磁性编码特征模板波峰间距数组为A，待匹配样本波峰间距数组为A1，数组A对应的误差范围数组为Diff；

磁性材料不同时的误差匹配包括如下步骤：在匹配过程中，在碰到数组A中第一个不同材料交替的波峰间距位置时，按照设定增大相应的Diff值，然后进行间距匹配，记录该次匹配使用的间距Sum与数组A的对应元素的差值Fix，差值Fix带正负符号；在匹配到数组A中对应的第二个不同材料交替的波峰间距位置时，用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素，然后进行间距匹配。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据匹配情况得出各个面额对应的分数，具体包括：通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰或波峰间距个数与总的波峰或波峰间距个数百分比得到各个面额对应的分数。

8.一种使用安全线磁性编码进行面额识别的装置，其特征在于，包括磁性特征信号获取模块、磁性特征波峰间距获取模块、归一化模块、联想匹配模块、分数评估模块、综合仲裁模块，

所述磁性特征信号获取模块用于获取待识别纸币的安全线磁性特征信号；

所述磁性特征波峰间距获取模块用于提取安全线磁性特征信号的波峰特征，计算波峰间距；

所述归一化模块用于根据码盘信息对波峰间距进行归一化处理，形成待匹配样本；

所述联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配；

所述分数评估模块用于根据匹配情况得出各个面额对应的分数；

所述综合仲裁模块用于根据各个面额对应的分数以及待识别纸币的其他特征信息，进行最后综合评判，得出最终面额、版本或认定为假币。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：目标真币的安全线磁性编码特征模板通过统计目标真币的安全线磁性特征信号得来，包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组；联想匹配模块用于将各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板分别与待匹配样本进行匹配的过程包括：

1)假设目标真币的安全线磁性编码特征模板的波峰间距数组为数组A，待匹配样本为数组A1，数组A对应的误差范围为数组Diff，数组A长度为n，设数组A中第一个高峰间距即A[0]为起始间距，寻找与起始间距A[0]的绝对差值范围在Diff[0]以内的点，得到最接近起始间距A[0]的波峰，作为匹配点，找到后进入匹配流程2)；

2)假设找到的匹配点为i，从该点i往前和往后找，依次匹配模板的数组A的各个元素，如向前依次为数组A1的第i-1、i-2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的n-1、n-2个元素；如向后依次为数组A1的第i+1、i+2个元素，对于需要匹配的模板为数组A的第1、2个元素；

匹配模板的数组A的第x个元素的间距匹配步骤包括：首先设与数组A的第x个元素匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A[x]作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于A[x]，然后将最小的Sub与Diff[x]作比较，小于Diff[x]则表示间距匹配成功，大于Diff[x]则表示间距匹配失败；

联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否指定有某波峰具有明显高度特征，

如有，则间距匹配成功后继续进行波峰特征匹配，具体包括：判断待识别纸币的安全线磁性特征信号中指定的波峰是否达到指定的明显高度特征，如果没有达到指定的高度则认定为干扰，标记为干扰峰，波峰特征匹配失败退出，否则继续匹配模板；

联想匹配模块用于判断预定义的目标真币的安全线磁性编码特征模板内是否存在容易因信号原因丢失的波峰，如存在，则间距匹配失败后继续进行波峰缺失匹配，具体包括：将匹配A的第x个元素改为匹配模板的数组A的第x、x+1个元素之和，设与模板数组A第x、x+1个元素之和匹配的值为sum，sum依次为A1[i+x]、A1[i+x]+A1[i+x+1]、A1[i+x]+A1[i+x+1]……A1[i+x+n]，将sum逐个与数组A的第x、x+1个元素之和作比较，并记录下绝对差值的最小值Sub，直到sum大于数组A的第x、x+1个元素之和，然后将最小的Sub与Diff[x]+Diff[x+1]作比较，若小于或等于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配成功，标记为缺失匹配波峰，继续匹配模板时跳过A[x+1]从A[x+2]开始匹配，若大于Diff[x]+Diff[x+1]，则表示波峰缺失匹配失败，波峰缺失匹配失败后退出匹配流程；

联想匹配模块用于在磁性材料不同时进行如下步骤的误差匹配，包括：目标真币的安全线磁性编码特征模板包括目标真币安全线磁性特征信号波峰间距数组以及目标钞票安全线磁性特征信号波峰间距误差范围数组以及目标真币安全线磁性特征信号存在不同磁性材料时不同材料交替的波峰间距位置，不同材料交替的波峰间距位置成对出现，假设目标真币的安全线磁性编码特征模板波峰间距数组为A，待匹配样本波峰间距数组为A1，数组A对应的误差范围数组为Diff；

在匹配过程中，在碰到数组A中第一个不同材料交替的波峰间距位置时，按照设定增大相应的Diff值，然后进行间距匹配，记录该次匹配使用的间距Sum与数组A的对应元素的差值Fix，差值Fix带正负符号；在匹配到数组A中对应的第二个不同材料交替的波峰间距位置时，用Fix修正该处不同材料交替的波峰间距位置的数组A对应元素，然后进行间距匹配；

所述分数评估模块用于通过计算各个面额的目标真币的安全线磁性编码特征模板匹配的波峰或波峰间距个数与总的波峰或波峰间距个数百分比得到各个面额对应的分数；

综合仲裁模块用于根据待识别纸币的其他特征信息对当前匹配的面额加分或减分，然后，将各个面额对应的分数与设定值进行比较，如果各个面额对应的分数都低于或等于设定值，则认定为假币，否则，选出各个面额对应的分数中最高的面额，即为最终面额、版本。

10.一种使用安全线磁性编码进行面额识别的设备，其特征在于:包括存储介质，所述存储介质用于存储程序；

以及处理器，所述处理器用于执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的使用安全线磁性编码进行面额识别的方法的步骤；

以及输入装置，所述输入装置用于采集纸币的安全线磁性特征信号，并传递给处理器；

以及输出装置，所述输出装置用于显示处理器输出的结果。

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