CN201804365U - 硬币图像识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及硬币图像识别方法和装置的技术领域，特别涉及采用图像模式匹配技术对处于动态的目标图像即就是硬币图像进行识别的装置。本实用新型由用于硬币投币口与硬币鉴别器连接的通道和图像成像区域的币道模块，用于触发采集通过硬币币道模块的图像的图像采集模块和用于实时处理通过图像采集模块触发采集的图像的图像处理模块组成，本实用新型要解决的技术问题是提出一种对假硬币自动检测，剔除与人民币硬币材质、大小和重量相同但外观却不同的假硬币的硬币图像识别方法及装置。

Description

硬币图像识别装置 

技术领域

本实用新型涉及硬币图像识别的技术领域，特别涉及采用图像模式匹配技术对处于动态的硬币图像进行识别的装置。 

背景技术

国内现有投币自动售货机和轨道交通自动售检票系统中自动售票机的硬币处理模块的核心单元是硬币鉴别器，而硬币鉴别器的主要识别指标是：直径、材质和厚度等。近年来市场上出现了一种材质、大小和重量与人民币硬币非常接近或相同，但是外观明显不一致的游戏币、假币等异币。使用目前的硬币鉴别器可准确识别材质不同但外观相似的假硬币，但对于材质、外型接近的游戏币、假币等识别有困难。针对此情况，对硬币鉴别器进行改进，调整识别参数，假硬币的识别率可达约90％，但同时因识别的过程中硬币处于运动状态，增加了识别的难度，真币的拒收率也上升了约2％左右，这样仍不能完全解决假硬币的误收问题。 

图像匹配技术是近代信息处理，特别是图像信息处理领域中极为重要的技术。图像匹配就是要根据参考图像和实时图像来选定某些特征、相似性准则及搜索策略进行相关运算，以确定匹配的最佳空间对应点。在图像匹配技术中，特征空间、相似性度量和搜索策略是三个主要研究问题，图像匹配关键是要确定有效的匹配方法，要求匹配概率高、误差小、速度快且适时性好。图像匹配 的方法一般分为基于灰度的匹配方法和基于特征的匹配方法两大类。 

灰度匹配的基本思想就是以统计的观点将图像看成是二维信号，采用统计相关的方法寻找信号间的相关匹配。利用两个信号的相关函数，评价它们的相似性以确定同名点。最经典的灰度匹配法是归一化的灰度匹配法，其基本原理是逐像素的把一个以一定大小的实时图像窗口的灰度矩阵，与参考图像的所有可能的窗口灰度阵列，按某种相似性度量方法进行搜索比较的匹配方法，从理论上说就是采用图像相关技术。 

特征匹配是指通过分别提取两个或多个图像的特征(点、线、面等特征)，对特征进行参数描述，然后运用所描述的参数来进行匹配的一种算法。常见的特征包括点特征、边缘特征和区域特征等。 

比较上述两种图像匹配方法：灰度匹配的计算量较大；特征匹配的计算量较小，对位置变化敏感，可大大提高匹配的精确程度，特征点的提取过程可以减少噪声的影响，对灰度变化、图像形变以及局部遮挡等都有较好的适应能力。在实际应用中，应根据具体情况选择其中一种方法或者两者结合的方法。鉴于硬币鉴别器不能完全解决假硬币识别问题，因此，在原有硬币鉴别器识别的基础上增加图像识别装置，专门用于区分材质、重量和大小相同而外观明显不同的假硬币，具有广泛而重要的应用前景。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处，而提出一种对假硬币自动检测，采用图像模式匹配技术对动态目标图像进行识别，剔除与人民币硬币材质、重量、大小相同但外观不同的假硬币的硬币图像识别 装置。 

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，一种硬币图像识别装置，该装置包括： 

币道模块，用于硬币投币口与硬币鉴别器连接的通道和图像成像区域； 

图像采集模块，用于触发采集通过硬币币道模块的图像； 

图像处理模块，用于实时处理通过图像采集模块触发采集的图像。 

所述的币道模块由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第一隔板和第二隔板组成，其中第一隔板和第二隔板上下设置组成币道，第一隔板和第二隔板靠近币道处为楔形，第三挡板和第四挡板分别位于币道的左右两侧，第一挡板和第二挡板分别设于币道的前后两侧，第一挡板上设有一长方形投币口，第二挡板上设有一长方形出币口，币道的两端分别与投币口和出币口相连接。 

所述的第三挡板和第四挡板为玻璃隔板。 

所述的图像采集模块由传感器、相机、镜头和光源组成，其中传感器设于币道上接近投币口处，光源位于币道模块与相机之间，光源的中心距与镜头中心距重合。 

所述的传感器为对射传感器。 

所述的图像处理模块由带有图像处理软件的PC组成。 

同现有技术相比较，本实用新型的硬币图像识别装置为实现准确区分直径、厚度和材质相同而图案不同的假硬币提供了可能。 

附图说明

图1为本实用新型硬币图像识别装置实施例的原理框图； 

图2为本实用新型硬币图像识别装置实施例的结构示意图； 

图3为本实用新型硬币图像识别装置实施例的投币道装置的示意图； 

图4为本实用新型硬币图像识别装置实施例的结构剖视图，具体为图3沿A-A向的剖视图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进一步解释和说明。 

本实用新型提供了一种硬币图像识别装置，参见图1～图4所示，该装置包括：用于硬币投币口与硬币鉴别器连接的通道和图像成像区域的币道模块20；用于触发采集通过硬币币道模块的图像的图像采集模块30；用于实时处理通过图像采集模块触发采集的图像的图像处理模块40。 

所述币道模块20由第一挡板201、第二挡板202、第三挡板203、第四挡板204、第一隔板205和第二隔板206组成，其中第一隔板205和第二隔板206上下设置组成币道209，第一隔板205和第二隔板206靠近币道209处为楔形，第三挡板203和第四挡板204分别位于币道209的左右两侧，第一挡板201和第二挡板202分别设于币道209的前后两侧，第一挡板201上设有一长方形投币口207，第二挡板202上设有一长方形出币口208，币道209的两端分别与投币口207和出币口208相连接。为了保证硬币在币道内成像清晰并且为了获得较高的对比度，月考虑挡板的耐磨性和透光性，第三挡板203和第四挡板204优选薄玻璃片作为挡板。币道209两侧的玻璃挡板越薄，环形光离图像的距离越近，采集的图像的对比度越好，图像的表面特征越清晰，识别准确率和速度越高，因此合理选择合适的透光材料，是图像成像好坏的一个重要因素。 考虑币道的透光性，如图3所示，组成币道209的第一隔板205和第二隔板206在接近币道位置厚度变薄，与硬币厚度相当。币道宽度稍大于所有人民币硬币的厚度，D≈1.3d，其中，D为币道宽度，d为人民币硬币的厚度。币道太宽，硬币在币道内倾斜角度过大，局部容易发生反光现象，识别可靠性减低；币道过窄，硬币倾斜度大，容易发生卡币现象，因此，合理选择合适的币道宽度，也是图像成像好坏的一个重要因素。 

如图3所示，组成币道的上下的第一隔板205和第二隔板206在靠近币道处做成楔形或者切薄，可增加光在币道内均匀照亮，增大了图像对比度和使图像上的特征更加明显，能提高硬币图像识别的识别率。 

所述的图像采集模块由传感器301、相机302、镜头303和光源304组成，其中传感器301位于币道209上靠近投币口207处，光源304位于币道模块20与相机302之间，其中，光源的中心距与镜头中心距重合。传感器301采用对射型传感器，硬币通过传感器时，传感器产生触发信号，同时将信号发送至相机，触发相机采集图像。相机302为工业相机。光源304可选用高亮度发红光LED，考虑环形光主要用途为边缘检测、晶片、金属、CD的表面划痕和污点、读取刻印文字，光源的内径满足硬币成像的视野范围。 

参见图1，投币者将硬币从投币口207投入币道，硬币通过传感器301产生触发信号，相机302接受触发信号，本实用新型考虑采集的图像绝大部分位于光源形成的视场的中间位置，通过设置相机触发延迟时间来保障，采集的图像通过USB接口数据线传送到图像处理模块40进行处理。 

图像处理模块40由带有图像处理软件的PC组成，接受通过USB接口传输过来的图像数据，并对采集的每帧图像进行实时处理，将处理结果存入动态 库中供下一环节调用。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。如可根据需识别的币种不一样而做适应性修改，比如说也可用于识别其他国家或地区的硬币币种或是用于游戏机中用于识别游戏币与非游戏币。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。 

Claims (6)

1.一种硬币图像识别装置，其特征在于，该装置包括：

币道模块，用于硬币投币口与硬币鉴别器连接的通道和图像成像区域；

图像采集模块，用于触发采集通过硬币币道模块的图像；

图像处理模块，用于实时处理通过图像采集模块触发采集的图像。

2.根据权利要求1所述的硬币图像识别装置，其特征在于，所述的币道模块由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第一隔板和第二隔板组成，其中第一隔板和第二隔板上下设置组成币道，第一隔板和第二隔板靠近币道处为楔形，第三挡板和第四挡板分别位于币道的左右两侧，第一挡板和第二挡板分别设于币道的前后两侧，第一挡板上设有一长方形投币口，第二挡板上设有一长方形出币口，币道的两端分别与投币口和出币口相连接。

3.根据权利要求2所述的硬币图像识别装置，其特征在于，所述的第三挡板和第四挡板为玻璃隔板。

4.根据权利要求1所述的硬币图像识别装置，其特征在于，所述的图像采集模块由传感器、相机、镜头和光源组成，其中传感器设于币道上接近投币口处，光源位于币道模块与相机之间，光源的中心距与镜头中心距重合。

5.根据权利要求4所述的硬币图像识别装置，其特征在于，所述的传感器为对射传感器。

6.根据权利要求1所述的硬币图像识别装置，其特征在于，所述的图像处理模块由带有图像处理软件的PC组成。 

Images