CN202134053U - 用于多光谱票据图像分析的cis接口与图像处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于多光谱票据图像分析的CIS接口与图像处理电路，其包括电源电路、CIS接口电路和DSP信号处理电路。电源电路与CIS接口电路和DSP信号处理电路均相连，CIS接口电路接至DSP信号处理电路，CIS接口电路支持CIS传感器。该电路成本较低、图像采集速度快、工作稳定、数据处理能力强，能支持高速/实时的各类票据图像分析工作，如票据真伪鉴别、票据编号识别等。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路领域，主要用于需要进行票据(包括纸币、发票、支票等)的多光谱真伪判别的机器设备中。
背景技术
目前，社会上各种假票据层出不穷，如假币、假发票、假支票等，随着相关技术的进步，假票据的仿真度越来越高，威胁金融安全，影响社会稳定。
各种重要票据都有防伪设计，其中不少防伪特征体现在票据的图像中，票据的不同光谱图像(各种可见光、紫外光、红外光等)可能包括不同的防伪特征。人工鉴伪中，由人眼观察票据各种光谱图像，根据防伪特征进行鉴伪。随着计算机技术、图像处理技术、模式识别技术的发展，由计算机进行自动化的图像鉴伪成为票据鉴伪的发展趋势。
作为自动化鉴伪设备的组成部分，实现图像鉴伪的计算机往往采用基于DSP(数字信号处理器)的嵌入式系统。该嵌入式系统集成了图像传感器接口，能实时采集票据图像，再由板上处理器进行实时的图像分析，做出真伪鉴别的结果。在具体应用中，除了真伪鉴别，可能还有其它附加功能，如票据的号码识别等。
基于图像分析的自动化票据鉴伪设备中，图像传感器有CCD/CMOS(电荷耦合元件/互补金属氧化物半导体)面阵传感器和CCD/CMOS线阵传感器。
现有的一些图像票据鉴伪设备采用面阵式传感器实现图像采集。这种方式有几方面的缺点：首先，采集图像时面阵传感器需要与票据保持一定的距离，因而不容易实现紧凑的机械结构；其次，自动化鉴伪设备中，当票据高速运动时，面阵传感器采集的图像可能模糊；另外，票据高速运动时，随时会出现左右平移或倾斜，面阵传感器可能对不准需要采集的票据区域。
图像处理和图像分析是图像票据鉴伪设备中的核心工作，在已有的同类型设备中，一些采用的是ARM之类的通用处理器，这类设计局限于处理器性能，难以实现高速实时的票据分析；在另一些设备中，采用的是高性能浮点DSP处理器，系统成本很高。
总之，目前同类型的图像票据鉴伪设备中，存在稳定性不够、成本高、高速实时处理性能不够等问题，本专利所请求保护的电路在这些方面具有一定的优势。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于多光谱票据图像分析的硬件接口与图像处理电路，该电路成本较低、图像采集速度快、工作稳定、数据处理能力强，能支持高速/实时的各类票据图像分析工作，如票据真伪鉴别、票据编号识别等。
本实用新型所采用的技术方案是：用于多光谱票据图像分析的CIS接口与图像处理电路，包括电源电路、CIS接口电路和DSP信号处理电路，电源电路与CIS接口电路和DSP信号处理电路均相连，CIS接口电路接至DSP信号处理电路，CIS接口电路支持CIS传感器。
进一步地，CIS接口电路包括依次相连的CIS接口连接器、模/数转换控制器和CPLD器件及图像缓存。
进一步地，模/数转换控制器包括三路并列的AD9822芯片。
进一步地，CPLD器件采用EMP1270芯片，其外接有两颗SRAM芯片作为图像缓存。
进一步地，DSP信号处理电路采用型号为TMS320DM6437的DSP处理器，其外接有两颗DDRSDRAM存储芯片和一颗FLASH存储芯片。
进一步地，DSP处理器内部集成的UART(通用异步收发传输器)控制器接至外部RS-232驱动器，以实现RS-232对外串行接口。
进一步地，电源电路接受12V直流电源输入，然后分成四路，分别接至DC-DC转换器TPS62111、TPS62110、第一TPS62112和第二TPS62112；TPS62111输出的3.3V直流电压分为两路，一路为整个系统提供3.3V的直流供电，另一路通过TPS73018提供1.8V的直流电压，接至DDR SDRAM存储器；TPS62110提供1.2V的直流电压，接至DSP处理器；第一TPS62112提供5V的直流电压，接至模/数转换控制器；第二TPS62112分成两路，一路提供5V的直流电压，为外部CIS传感器的光源供电，另一路通过TPS73033提供3.3V的直流电源，为外部CIS传感器的内部逻辑电路供电。
进一步地，所述CIS传感器是三通道的线阵CCD传感器。
本实用新型的优点：1.支持三通道CIS，能实现高速、稳定的票据图像采集；2.图像采集电路部分采用双缓存结构，避免在高速图像采集时出现数据丢失；3.采用TMS320DM6437定点DSP处理器，支持高速实时的图像处理，而且成本较低；4.采用多通道的DC-DC(直流-直流)电源电路，特别为A/D(模拟/数字)器件和外部CIS管提供独立的电源，从而减小图像噪声、提高图像的清晰度。
附图说明
图1为本专利所述电路的结构框图。
图2为本专利所述电路的直流供电方案。
具体实施方式
本实用新型所述线阵传感器即CIS(Contact Image Sensor，接触式图像传感器)。CIS在图像票据鉴伪设备中使用非常广泛，具有安装简单、结构紧凑、能够稳定地获取票据图像等优点。CIS有单通道和多通道之别，单通道CIS中，以串行的方式一个像素一个像素地传输一行图像的信息；而多通道CIS中，将一行图像分成多段，每段以串行的方式传输信息，而多个段的传输之间是并行的，因而速度快，适用于高速图像采集应用。本专利请求保护的电路用于高速票据鉴伪设备，因而采用三通道CIS。
本实用新型的电路集成了三通道CIS接口和高性能定点DSP处理器，可实现CIS图像采集、图像处理、图像分析等功能，并最终给出真伪鉴别及其它分析结果(如票据号码识别)。
图1是本专利所述电路的结构框图，整个电路系统可分为DC-DC电源电路、三通道CIS接口电路、DSP信息处理电路三个组成部分。电源电路为整个电路板提供各类直流供电；CIS接口实现CIS传感器的接口，实现CIS信号的A/D转换，并获取CIS图像；DSP信息处理电路实现CIS图像处理与分析。
本专利所述电路中的电源电路部分，采用高效率开关电源控制器，将+12V输入电压转换为+3.3V、+1.2V、+5V等板内直流供电；为了提高系统工作的稳定性，DDR SDRAM的直流供电采用线性电源控制器；为了提高CIS图像的质量，降低图像噪声，在电路中采用独立线性电源控制器为CIS供电。
具体而言，如图2所示，整个CIS接口与图像处理电路系统由一路+12V直流电源供电，在板内通过多个DC-DC稳压电源将+12V转换为系统内各部分电路所需直流供电。其中：
(1)通过TPS62111产生+3.3V直流，供给电路中各个需要+3.3V的器件；
(2)通过TPS62110产生+1.2V直流，为DSP提供内核工作电压；
(3)通过TPS62112产生+5V直流，为CIS的光源供电；
(4)CIS内部电路所需的+3.3V则由TPS73033转换而来，因为线性稳压电源能提供更稳定的输出电压，有利于获取更清晰地CIS图像；
(5)采用TPS62112为模拟/数字转换芯片(AD9822或兼容型号)单独提供一路+5V供电，减少模拟/数字转换过程中引入的噪声；
(6)DDR SDRAM工作电流不大，采用TPS73018线性稳压电源控制器，为其提供+1.8V供电，因为线性稳压电源纹波小，稳定性好，可以使DSP信息处理电路的工作更稳定。
本专利所述电路中的CIS接口电路支持三通道CIS的接口，能对CIS的输出信号进行A/D变换，并将数据转换为图像格式，传输给DSP做进一步的处理和分析。
在应用中，电路需要支持很高的图像采集速度，如点钞机中，每分钟的处理速度需要达到900张左右。为了实现高速图像采集，本专利所述电路支持3通道CIS，即对CIS每行图像信号分为三段同时采集，速度比单通道快，可实现高速实时的票据多光谱图像采集。针对3通道CIS数据采集要求，在电路中采用了3片AD9822(或兼容型号芯片)，分别处理CIS的一个通道信号。另外，该CIS接口电路采用双缓存结构，避免高速图像数据采集中出现数据丢失。
CIS接口电路中，AD9822将CIS输出的模拟信号转换为像素的灰度值，EPM1270CPLD(复杂可编程逻辑器件)芯片采集三个通道的AD9822输出数据，并将其转换为图像矩阵，传输给DSP进行后续的图像处理与图像分析。
为了支持高速图像采集，避免采集过程中丢失图像数据，该电路设计中采用两颗SRAM(静态随机访问存储器)芯片构成双缓存结构：当DSP读取其中一个缓存中的图像数据时，另一个缓存则保存当前采集到的图像数据，从而避免DSP读取图像时后续的图像数据出现丢失。
本专利所述电路中的DSP信息处理电路采用型号为TMS320DM6437的定点DSP处理器，支持高速实时图像处理与分析。该处理器通过CPLD读取CIS图像，并进行图像处理、图像分析，最终得出分析结果，如票据的真/伪、新/旧，票据的号码是多少等等。电路中，基于DSP处理器内部集成的UART控制器扩展RS-232接口，可通过该接口将分析结果发送到外部计算机或其他控制电路中。
该DSP采用两颗DDR SDRAM(双倍数据率同步动态随机存储器)存储器芯片。另外DSP配备了NOR FLASH(或非型闪存)，用于存储DSP的执行程序及各种工作参数。
根据需要，DSP可通过CPLD向CIS发出控制信号，以控制CIS光源的光谱，实现多光谱图像采集，或设置CIS输出图像的分辨率。
本专利所述电路为多光谱票据图像分析提供一个硬件平台，分析的票据可以是各种类型，如纸币、发票、支票、证件等，分析的结果可以是票据的真伪、也可以是票据的号码、或是票据残破/污损程度等，具体的功能由DSP的软件实现。
Claims (8)
1.用于多光谱票据图像分析的CIS接口与图像处理电路，其特征在于：包括电源电路、CIS接口电路和DSP信号处理电路，电源电路与CIS接口电路和DSP信号处理电路均相连，CIS接口电路接至DSP信号处理电路，CIS接口电路支持CIS传感器。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：CIS接口电路包括依次相连的CIS接口连接器、模/数转换控制器、CPLD器件和图像缓存。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：模/数转换控制器包括三路并列的芯片AD9822。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：CPLD器件采用EMP1270芯片，其外接有两颗SRAM芯片作为图像缓存。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：DSP信号处理电路采用型号为TMS320DM6437的DSP处理器，其外接有两颗DDR SDRAM存储芯片和一颗FLASH存储芯片。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于：DSP处理器内部集成的UART控制器接至外部RS-232驱动器，以实现RS-232对外串行接口。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电路，其特征在于：电源电路接受12V直流电源输入，然后分成四路，分别接至DC-DC转换器TPS62111、TPS62110、第一TPS62112和第二TPS62112；TPS62111输出的3.3V直流电压分为两路，一路为整个系统提供3.3V的直流供电，另一路通过TPS73018提供1.8V的直流电压，接至DDR SDRAM存储器；TPS62110提供1.2V的直流电压，接至DSP处理器；第一TPS62112提供5V的直流电压，接至模/数转换控制器；第二TPS62112分成两路，一路提供5V的直流电压，为外部CIS传感器的光源供电，另一路通过TPS73033提供3.3V的直流电源，为外部CIS传感器的内部逻辑电路供电。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电路，其特征在于：所述CIS传感器是三通道的线阵CCD传感器。
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