CN114742986A - 一种变造币检测方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变造币检测方法、系统、设备及存储介质，其检测方法包括：获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。本发明可鉴别出由真钞拼接而成的纸币，提高鉴伪准确性。

Description

一种变造币检测方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种变造币检测方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着钞票流通时间越来越长，各种伪造钞票逐渐开始流通在市场中；其中，还包括了由真钞拼接真钞而成的伪造钞票。而传统的纸币检测方法以及鉴别仪器仅是对纸币上的指定鉴别区域进行检测，例如使用特定波段的红外、紫外光线照射纸币上形成的反射特征，或对钞票进行磁性分析等。但是，通过多张真钞拼接而成的伪造钞票由于具有真钞鉴伪特征因此可顺利通过红外/紫外光检测或磁性检测等鉴别方法，导致由真钞拼接而成的变造币无法通过正常鉴伪手段检出。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种变造币检测方法，可鉴别出由真钞拼接而成的纸币，提高鉴伪准确性。

本发明的目的之二在于提供一种变造币检测系统。

本发明的目的之三在于提供一种电子设备。

本发明的目的之四在于提供一种计算机可读存储介质。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种变造币检测方法，包括：

获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；

基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；

对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

进一步地，所述纸币图像为红外透射图像。

进一步地，基于边缘检测算法进行裂痕梯度计算的方法为：

基于预设的梯度算子遍历所述检测区域，对所述检测区域中所述梯度算子所对应方向上的图像像素进行卷积以计算出裂痕所对应的图像梯度；其中，裂痕包括具有缝隙的裂痕以及不具有缝隙的裂痕。

进一步地，所述梯度算子为3*3水平sobel算子，以获得纸币的纵向特征；或，所述梯度算子为3*3垂直sobel算子，以获得纸币的横向特征。

进一步地，对所述检测区域进行卷积计算后，还包括：

对卷积结果进行非极大值抑制，再使用所述检测阈值检测强边缘和弱边缘，实现抑制弱边缘点的同时提取并绘制出强边缘点。

进一步地，所述检测阈值的获取方法为：

使用所述梯度算子遍历真钞样本以统计每个需检测区域最大水平/垂直梯度值，并设置最大水平/垂直梯度值乘以指定倍数以获得的梯度数值作为当前区域的检测阈值；其中，所述指定倍数为1.2倍。

进一步地，绘制出所述连通分量后，还包括：

将每个所述连通分量进行像素统计，将像素值大于设定阈值的所述连通分量进行指定方向投影，将投影面积超过第二阈值的所述连通分量标记为所述目标裂痕进行输出。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种变造币检测系统，执行如上述的变造币检测方法，所述系统包括：

图像处理模块，用于获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；

梯度分析模块，基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；

裂痕输出模块，对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的变造币检测方法。

本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的变造币检测方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用3*3梯度算子提取拼接处裂痕特征，由于算子模板相对较大，有降噪能力的同时还具有平滑作用，可以消除钞票上一些噪声去除掉一些伪拼接特征，提高鉴别准确性；

(2)由于大部分拼接币为纵向拼接，因此本发明测量了每个区域的水平梯度Gmax并形成了检测阈值Gt，避免纸币横向特征对检测结果造成干扰；同时使用非极大值抑制、检测阈值并结合边缘检测算法自身的降噪能力将折痕成功过滤，避免了算子描绘出伪拼缝，从而提高鉴别准确性；

(3)检出疑似裂痕后使用连通域标记、Y轴方向投影等方式以过滤掉一些伪拼缝，提升拼接钞识别准确度。

附图说明

图1为本发明变造币检测方法的流程示意图；

图2为本发明拼接钞票的特征提取过程演示图；

图3为本发明对钞票折痕进行过滤演示图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

由于通过真钞拼接而成的钞票在鉴伪特征上与真钞一致，因此，无法通过正常鉴伪手段检出。传统的钞票裂纹检测主要靠透射凸显裂纹特征或者使用厚度传感器检测胶带凸起部分，前者对于无漏光拼缝无效，后者容易忽略一些较窄胶带，容易出现漏检情况，为了避免上述问题，本实施例提供一种更高效精准的方法来鉴别拼接钞票。

本实施例公开一种变造币检测方法，其专门对拼接而成的纸币进行真伪鉴别，参考图1所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：获取纸币图像，对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理。

其中，所述纸币图像为钞票红外透射图像，可通过透射方式获取纸币上的裂痕特征。通过钞票红外透射图像获取需要进行裂痕检测的检测区域，由于检测范围较大，此处可以对原图像进行下采样，在不影响拼接特征提取的情况下提高运算效率。

步骤S2：基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点。

所述边缘检测算法为Canny算法，所使用的梯度算子为sobel算子。在对待检测纸币进行边缘检测之前，可预先对不具有裂痕的标准真钞进行边缘检测以获得检测阈值。即，预先根据遍历已有正常真钞，使用3*3水平sobel算子统计真钞中每个需检测区域的水平梯度Gx，并获取每个需检测区域中的最大水平梯度Gmax，而当前区域的检测阈值则为Gt＝Gmax*1.2。

由于大部分拼接钞票通常为纵向拼接，本实施例使用的是水平sobel算子遍历检测区域以提取纸币上的纵向梯度特征，避免检测到纸币上的横向特征对检测结果造成干扰。而3*3水平sobel算子，其所对应的卷积核为：

在获得检测阈值Gt后，即可使用边缘检测算法对步骤S1获得的纸币图像的检测区域进行图像梯度计算。其检测区域中可能包括没有缝隙的裂痕以及具有缝隙的裂痕，因此分别对不同的裂痕进行检测。

本实施例检测没有缝隙的裂痕方法为：采用的是3*3水平sobel算子作为核与图像中检测区域的每个像素点做卷积和计算以获得的卷积结果为：

其中，A为图像总像素，x(a)为卷积对象，a＝j*W+i，j为当前遍历的列数，i为当前遍历的行数，W为图像宽度。

为了防止误判，对卷积结果进行非极大值抑制，将通过正常真钞计算获得的所述检测阈值Gt作为高阈值提取强边缘点，同时将所述检测阈值Gt作为低阈值直接抑制弱边缘；其后，在与所述检测区域同样大小的buffer上的对应Gx(1,1)锚点位置绘制出该点，绘制而成的点即为裂痕点，并将裂痕点所在区域标记为疑似裂痕区域。

而有缝隙的裂痕同样采用上述算法进行检测，若检测到有缝隙的裂痕，裂痕梯度会相对较大，在此不再重复描述。

在一些实施例中，若要鉴别横向拼接的拼接钞票，还可使用垂直sobel算子与图像中检测区域的每个像素点做卷积以获得横向梯度特征，从而获知纸币横向裂痕区域。而边缘检测算法使用的检测阈值则为最大垂直梯度值乘以1.2倍。

步骤S3：对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

绘制出疑似裂痕区域后对该区域进行开运算以过滤掉异常点，即去除掉疑似裂痕区域中的孤立的小点；再将过滤后剩下的裂痕点进行连接并绘制在连通域中以形成对应的连通分量，而该连通分量则有可能是拼接而成的裂痕，因此即可将所述连通分量作为目标裂痕进行输出，以获得纸币检测结果。

本实施例测量了纸币图像中每个区域的水平梯度Gmax并形成了检测阈值Gt，使用非极大值抑制、Gt作为阈值结合边缘检测算法自身的降噪能力将折痕成功过滤，避免了算子描绘出伪拼缝。

经实验，实验结果如图2所示，图2中(1)为原图，原图中包含了纵向的拼接裂痕，(2)为下采样后图像，(3)为边缘检测算法提取结果，(4)和(5)为对提取结果进行开运算后的裂痕点，可见，拼接钞票特征提取过程中可过滤噪点并获得较为清晰的拼接裂痕特征。

此外，参考图3所示，图3中a为包含纵向折皱的纸币原图，b为下采样后图像，c为边缘检测算法提取结果，d和e则为开运算后结果。可见，经过本实施例的检测方法可对折叠而成的痕迹基本过滤掉，从而大幅度提高拼接币的鉴别准确率。

在一些实施例中，为了进一步提高检测准确度，在连通域中绘制出痕迹所对应的连通分量后，对连通域内的每个连通分量进行像素统计，对所有大于第一阈值的连通分量进行记录，从而剔除掉长度较短的部分痕迹。其后，再对记录的连通分量进行指定方向投影；若拼接币为纵向拼接，则对连通分量进行Y轴方向投影；若拼接币为横向拼接，则对连通分量进行X轴方向投影。

若投影面积超过第二阈值，意味着该裂痕具有一定长度的缝隙，则可以判定该位置为纸币撕裂位置；若投影面积未超过第二阈值，代表该痕迹为没有缝隙或缝隙较小的裂痕，则可忽略该裂痕。

实施例二

本实施例提供一种变造币检测系统，执行如实施例一所述的变造币检测方法，所述系统包括：

图像处理模块，用于获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；

梯度分析模块，基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；

裂痕输出模块，对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

本实施例采用3*3水平sobel算子提取拼接特征，由于算子模板相对较大，有降噪能力的同时还具有平滑作用，可以消除钞票上一些噪声，同时去除掉一些伪拼接特征。由于拼接钞票的拼接处与正常位置会形成很大的梯度，加上预先测定了钞票本身的梯度可以通过非极大值抑制、梯度阈值防止误判并具有较高的拼接、裂痕特征检出率。其次，检出疑似裂痕后使用连通域标记、Y轴方向投影等方式则可以过滤掉一些伪拼缝，提升拼接钞识别准确度。

实施例三

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一中的变造币检测方法；另外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的变造币检测方法。

本实施例中的设备及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的设备及存储介质的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种变造币检测方法，其特征在于，包括：

获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；

基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；

对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

2.根据权利要求1所述的变造币检测方法，其特征在于，所述纸币图像为红外透射图像。

3.根据权利要求1所述的变造币检测方法，其特征在于，基于边缘检测算法进行裂痕梯度计算的方法为：

基于预设的梯度算子遍历所述检测区域，对所述检测区域中所述梯度算子所对应方向上的图像像素进行卷积以计算出裂痕所对应的图像梯度；其中，裂痕包括具有缝隙的裂痕以及不具有缝隙的裂痕。

4.根据权利要求3所述的变造币检测方法，其特征在于，所述梯度算子为3*3水平sobel算子，以获得纸币的纵向特征；或，所述梯度算子为3*3垂直sobel算子，以获得纸币的横向特征。

5.根据权利要求3所述的变造币检测方法，其特征在于，对所述检测区域进行卷积计算后，还包括：

对卷积结果进行非极大值抑制，再使用所述检测阈值检测强边缘和弱边缘，实现抑制弱边缘点的同时提取并绘制出强边缘点。

6.根据权利要求5所述的变造币检测方法，其特征在于，所述检测阈值的获取方法为：

使用所述梯度算子遍历真钞样本以统计每个需检测区域最大水平/垂直梯度值，并设置最大水平/垂直梯度值乘以指定倍数以获得的梯度数值作为当前区域的检测阈值；其中，所述指定倍数为1.2倍。

7.根据权利要求1所述的变造币检测方法，其特征在于，绘制出所述连通分量后，还包括：

将每个所述连通分量进行像素统计，将像素值大于设定阈值的所述连通分量进行指定方向投影，将投影面积超过第二阈值的所述连通分量标记为所述目标裂痕进行输出。

8.一种变造币检测系统，其特征在于，执行如权利要求1～7任一所述的变造币检测方法，所述系统包括：

图像处理模块，用于获取纸币图像，并对所述纸币图像中的检测区域进行下采样处理；

梯度分析模块，基于边缘检测算法对下采样处理后所述检测区域进行裂痕梯度计算，并提取出所述检测区域中裂痕梯度超出检测阈值的裂痕点；

裂痕输出模块，对所述裂痕点进行噪声消除后在连通域中绘制出由相邻所述裂痕点连接而成的连通分量，并将所述连通分量作为目标裂痕进行输出。

9.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的变造币检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～7任一所述的变造币检测方法。

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