DE102006052441A1 - Coin's microstructure e.g. nano-structure, evaluation method, involves determining positions of color focal point within analysis area for two wavelength ranges, and comparing positions of focal point with reference values respectively - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Auswertung von Mikrostrukturen auf Münzen.The The present invention relates to a method for optical evaluation of microstructures on coins.
Neben den physikalischen Eigenschaften von Münzen, wie beispielsweise ihre Geometrie und ihr Material, werden auch Mikrostrukturen auf Umlaufmünzen angebracht, die dann in einem Münzprüfer oder einem vergleichbaren Gerät ausgewertet werden. Die Mikrostrukturen auf der Münzoberfläche besitzen eine eingeprägte, geritzte, geschnittene oder lasergeschriebene Struktur, an der Beugungserscheinungen von Licht auftreten.Next the physical properties of coins, such as theirs Geometry and its material, microstructures are also placed on circulating coins, which then in a coin validator or a comparable device be evaluated. Have the microstructures on the coin surface an embossed, scratched, cut or laser-written structure, at the diffraction phenomena of light occur.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur optischen Auswertung von Mikrostrukturen auf Münzen bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln zuverlässig das Vorhandensein von Mikrostrukturen erkennt und spezifische Parameter dieser überprüft.task The invention is a method for optical evaluation of Microstructures on coins provide that with simple means reliably the Presence of microstructures detects and specific parameters this one checks.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.According to the invention Problem solved by a method having the features of claim 1. advantageous Embodiments form the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur optischen Auswertung von Mikrostrukturen auf Münzen. Das Verfahren umfaßt in einem ersten Schritt, daß ein farbempfindlicher Bildsensor ein Bild des an der Mikrostruktur gebeugten Lichts aufzeichnet. Der Bildsensor zeichnet sich dadurch aus, daß er über eine Fläche ein Bild aufzeichnet. Ein solcher Bildsensor kann beispielsweise in einem Münzprüfer zur Prägebilderkennung oder für andere Aufgaben vorgesehen sein. Unter farbempfindlicher Bildsensor wird ein Bildsensor verstanden, der für unterschiedliche Wellenlängenbereiche jeweils Signale aufzeichnet. Der farbempfindliche Bildsensor besitzt also mindestens zwei Farbkanäle, in denen die entsprechende Helligkeit für Licht in diesem Wellenlängenbereich aufgezeichnet wird.The inventive method serves for the optical evaluation of microstructures on coins. The Method includes in a first step, that one color-sensitive image sensor an image of the diffracted at the microstructure Light records. The image sensor is characterized in that it has a area to record a picture. Such an image sensor may, for example in a coin validator for stamping image recognition or for be provided other tasks. Under color-sensitive image sensor is an image sensor understood for different wavelength ranges each records signals. The color-sensitive image sensor has So at least two color channels, in which the corresponding brightness is recorded for light in this wavelength range becomes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in dem aufgezeichneten Bild ein Analysebereich definiert. Der Analysebereich kann mit dem gesamten aufgezeichneten Bildbereich zusammenfallen. Er kann aber auch einen Ausschnitt oder mehrere Ausschnitte in dem aufgezeichneten Bild umfassen. In einem weiteren Schritt wird in dem Analysebereich für mindestens zwei Wellenlängenbereiche die Position von Farbschwerpunkten innerhalb des Analysebereichs ermittelt. Der Analysebereich wird für mindestens zwei Wellenlängenbereiche separat ausgewertet. Hierbei wird für jeden Wellenlängenbereich ein Farbschwerpunkt definiert. Der Farbschwerpunkt gibt Aufschluß darüber, wo das Licht eines Wellen längenbereichs am intensivsten in dem aufgezeichneten Bild vorhanden ist. Zur Berechnung des Farbschwerpunkts in einem Analysebereich ist es möglich, beispielsweise den hellsten Farbpunkt zu bestimmen.at the method according to the invention an analysis area is defined in the recorded image. Of the Analysis range can match the entire recorded image area coincide. He can also do a section or several Extracts included in the recorded image. In another Step is in the analysis area for at least two wavelength ranges the position of color centers within the analysis area determined. The analysis area is for at least two wavelength ranges evaluated separately. This is for each wavelength range defines a color centroid. The color focus indicates where the light of a wavelength range most intense in the recorded image is present. For calculating of the color centroid in an analysis area, it is possible, for example to determine the brightest color point.
Die in den mindestens zwei Wellenlängenbereichen bestimmten Farbschwerpunkte werden mit Referenzwerten verglichen, um die Mikrostruktur auf der Münze auszuwerten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der optischen Auswertung von Mikrostrukturen auf die Position der Farbschwerpunkte in einem Analysebereich abgestellt. Es wird die Position der Farbschwerpunkte mit Referenzwerten verglichen, um festzustellen, ob das aufgezeichnete Bild ein Beugungsbild ist und ob die Beugung an der vorbestimmten Mikrostruktur erfolgte.The in the at least two wavelength ranges certain color centers are compared with reference values, around the microstructure on the coin evaluate. In the method according to the invention is in the optical evaluation of microstructures on the position of the color centers parked in an analysis area. It will be the position of the color centers compared with reference values to determine if the recorded Image is a diffraction pattern and whether the diffraction at the predetermined Microstructure took place.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet der Bildsensor bei der Verwendung von sichtbarem Licht für Mikrostrukturen, deren für die Beugung bestimmende Strukturkonstante im Bereich der sichtbaren Wellenlänge liegt (Nanostruktur), einen Ausschnitt des Beugungsbildes 1. Ordnung auf.at draws the inventive method the image sensor when using visible light for microstructures, whose for the diffraction determining structural constant in the visible region wavelength lies (nanostructure), a section of the 1st order diffraction pattern on.
Der Analysebereich in dem aufgezeichneten Bild ist bevorzugt derart ausgerichtet, daß der darin befindliche Beugungsbildausschnitt unabhängig von der Winkelposition bei einer Drehung der Münze um ihre zentrale Flächennormale ist. Im wesentlichen wird dies bereits dadurch erreicht, daß die Mikrostruktur nährungsweise eine Zentrosymmetrie besitzt und sich im Zentrum der Münze befindet. Indem der Analysebereich dann ebenfalls auf das Zentrum ausgerichtet ist oder das Zentrum umfaßt, ist das aufgezeichnete Bild in dem Analysebereich weitgehend unabhängig von der aktuellen Winkelposition der Münze während der Beleuchtung. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem Münzprüfer eingesetzt werden, bei dem die eingeworfene Münze an dem Bildsensor vorbeirollt.Of the Analysis area in the recorded image is preferably such aligned that the located therein diffraction image section regardless of the angular position upon a turn of the coin around its central surface normal is. In essence, this is already achieved by the fact that the microstructure nährungsweise has a centrosymmetry and is located in the center of the coin. By then the analysis area also aligned to the center is or includes the center, the recorded image in the analysis area is largely independent of the current angular position of the coin during illumination. On This way, the inventive method also in a Coin validator used in which the inserted coin rolls past the image sensor.
Die Farbschwerpunkte werden bevorzugt für drei Farben ausgewählt. Bei einem RGB-Sensor erfolgt die Auswahl zweckmäßigerweise in den RGB-Kanälen.The Color centers are preferably selected for three colors. at For an RGB sensor, the selection is expediently carried out in the RGB channels.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Analysebereich in dem aufgezeichneten Bild so ausgewählt, daß der hellste Bereich des aufgezeichneten Bereichs im Zentrum des Analysebereichs liegt. Durch die Auswertung des Analysebereichs an dem hellsten Bereich in dem aufgezeichneten Gebiet wird die Möglichkeit geschaffen, das aufgezeichnete Bild mit deutlichen Signalen für die Positionen der Farbschwerpunkte auszuwerten.In In a preferred embodiment, the analysis area is recorded in the Picture selected that the brightest area of the recorded area in the center of the analysis area lies. By evaluating the analysis area on the brightest Area in the recorded area, the possibility is created, the recorded Picture with clear signals for to evaluate the positions of the color centers.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird, ausgehend von dem Vergleich der ermittelten Farbschwerpunkte mit den Referenzwerten, ein Echt- und/oder Falschsignal für die Mikrostruktur erzeugt. In einem Münzprüfer kann dieses Echt- und/oder Falschsignal mit weiteren Echt- und/oder Falschsignalen aus anderen Prüfungen verglichen werden und beispielsweise über eine Gewichtung bei der endgültigen Entscheidung, die Münze abzulehnen oder anzunehmen, einfließen.In a preferred embodiment, based on the comparison of the ascertained color centroids with the reference values, a real and / or false signal is generated for the microstructure. In a coin validator, this real and / or false signal with further real and / or Falschsig nals from other exams, for example by weighting the final decision to reject or accept the coin.
Zum Vergleichen der gemessenen Farbschwerpunkte mit den vorgegebenen Referenzwerten wird für jeden Farbschwerpunkt in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Toleranzbereich definiert, so daß eine Position des Farbschwerpunkts als zulässig erkannt wird, wenn sie innerhalb des Toleranzbereichs liegt. Eine Auswertung der Signale erfolgt dann beispielsweise unabhängig voneinander durch Vergleich der gemessenen Farbschwerpunkte mit vorgegebenen Toleranzintervallen.To the Compare the measured color centroids with the given ones Reference values will be for each color centroid in a preferred embodiment, a tolerance range defined so that a Position of the center of gravity is recognized as permissible when it is within the tolerance range. An evaluation of the signals then takes place, for example, independently by comparison the measured color centers with given tolerance intervals.
In einem alternativen Ansatz zur Auswertung der Farbschwerpunkte, der auch in Kombination mit den Toleranzintervallen eingesetzt werden kann, werden die Abstände der Farbschwerpunkte zueinander bestimmt und mit Referenzabständen oder -abstandsintervallen verglichen. Die Auswertung im Hinblick auf die Abstände besitzen besondere Vorteile, so daß etwaige Abweichungen von einer Zentrosymmetrie bei der Ausrichtung des Analysebereichs nicht weiter ins Gewicht fallen.In an alternative approach to the evaluation of color centers, the also be used in combination with the tolerance intervals can, the distances become the color centers are determined to each other and with reference distances or spacing intervals compared. Have the evaluation in terms of distances special advantages, so that any Deviations from centrosymmetry in alignment of the analysis area are not continue to be significant.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt:The inventive method will be explained in more detail using an example. It shows:
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit dem Licht einer Leuchtdiode oder eines Lasers durchgeführt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß mit monochromatischem oder kohärentem Licht gearbeitet wird. Als Strukturen auf der Münze werden im folgenden Münzen angenommen, deren Gitterkonstante im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegen. Eine solche Mikrostruktur wird auch als Nanostruktur bezeichnet. Nachfolgend wird die Erfindung am Beispiel einer Nanostruktur erläutert.The inventive method can be done with the light of a light emitting diode or a laser. However, it is not necessary that with monochromatic or coherent Light is working. As structures on the coin in the following coins are assumed their lattice constants are in the range of the wavelength of the visible light. Such a microstructure is also called nanostructure. The invention will be explained below using the example of a nanostructure.
Zur
Erzeugung einer teilweise räumlichen Kohärenz des
von der Leuchtdiode
Die Nanostruktur besitzt bevorzugt eine quadratische oder kreisrunde Form der Größe 2 × 2 mm bzw. 2 mm im Durchmesser und besitzt im Inneren eine Anzahl von sich wiederholenden Muster, an denen die Beugung erfolgt. So beispielsweise können in dem Feld 14 × 14 Muster vorgesehen sein, die jeweils konzentrische Ringe besitzen.The Nanostructure preferably has a square or circular Shape of size 2 × 2 mm or 2 mm in diameter and has inside a number of itself repeating patterns where the diffraction occurs. For example can in the field 14 × 14 Pattern may be provided, each having concentric rings.
Anders
als in dem in
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bild der 1. Beugungsordnung mit einem Bildsensor aufgenommen. Der Bildsensor kann beispielsweise in der Anwendung vorgesehen sein, weil andere Kriterien der Münze über den Bildsensor geprüft werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Prägebilderkennung an der Münze über den Bildsensor durchzuführen.at the method according to the invention the image of the 1st diffraction order is recorded with an image sensor. The image sensor may be provided in the application, for example, because other criteria of the coin over the Image sensor to be tested. For example, it is possible a stamp image recognition at the coin over the Perform image sensor.
Die
Auswertung des Analysebereichs
Zur Ermittlung der Farbschwerpunkte werden eine Reihe von Verfahrensschritten durchlaufen. In einem ersten Schritt erfolgt eine Aufteilung des aufgezeichneten Bildes in Teilbilder, die einem oder mehreren Farbkanälen des zugrundeliegenden Farbmodells entsprechen. Für den Analysebereich, in dem die Untersuchung des gebeugten Lichts erfolgt, wird ein Teilbild ausgewählt. Ist der Farbschwerpunkt in diesem Teilbild definiert, so wird nachfolgend das Verfahren in einem anderen Teilbild wiederholt. In dem ausgewählten Teilbild oder im betrachteten Analysebereich erfolgt bevorzugt zuerst eine Kontrastverstärkung, wozu beispielsweise eine Histogrammlinearisierung/Histogrammequalisation durchgeführt wird. Das kontrastverstärkte Bild wird nachfolgend vor einer Weiterverarbeitung bevorzugt noch geglättet. Über eine Schwellwertauswertung wird in einem nachfolgenden Schritt der Analysebereich binarisiert. Die Höhe des Schwellwerts kann hierbei adaptiv gewählt werden. In dem binarisierten Bild wird anschließend für den Analysebereich über Schwerpunktsberechnung (center of gravity) der Farbschwerpunkt bestimmt.to Determining the color centroids becomes a series of process steps run through. In a first step, a split of the recorded Picture in drawing files, one or more color channels of the corresponding to the underlying color model. For the analysis area in which the examination of the diffracted light takes place, becomes a partial picture selected. If the color center of gravity is defined in this sub-image, then below repeats the procedure in another field. In the selected drawing file or in the analysis area considered, preferably one is first Contrast enhancement, for example, a histogram linearization / histogram qualification is carried out. The contrast-enhanced Image is subsequently preferred before further processing smoothed. Over a Threshold evaluation is in a subsequent step of the analysis area binarized. The height the threshold can be chosen adaptively. In the binarized Picture will follow for the Analysis area over Center of gravity calculation (center of gravity) determines the color centroid.
Eine
vollständige
Prüfung
der Münze
basierend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt beispielsweise über
die nachfolgenden Schritte: In einem ersten Schritt
Wie bereits angesprochen, kann die Münzerkennung ausschließlich aufgrund der diffraktiven Nanostruktur auf der Münze erfolgen. Es bietet sich aber an, den eingesetzten Bildsensor und dessen Daten auch für andere Verfahren, wie beispielsweise eine Prägebilderkennung, einzusetzen.As already mentioned, the coin recognition exclusively due to the diffractive nanostructure on the coin. It lends itself but on, the image sensor used and its data for others Procedures, such as a stamp image recognition to use.
Claims (10)
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DE200610052441 DE102006052441A1 (en) | 2006-11-03 | 2006-11-03 | Coin's microstructure e.g. nano-structure, evaluation method, involves determining positions of color focal point within analysis area for two wavelength ranges, and comparing positions of focal point with reference values respectively |
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DE102006052441A1 true DE102006052441A1 (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39264944
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200610052441 Withdrawn DE102006052441A1 (en) | 2006-11-03 | 2006-11-03 | Coin's microstructure e.g. nano-structure, evaluation method, involves determining positions of color focal point within analysis area for two wavelength ranges, and comparing positions of focal point with reference values respectively |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102006052441A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009020487A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Device for recognizing coins, has illumination source, which illuminates coin to be examined perpendicularly in measuring field and has receiver, which is directed to measuring field at angle |
AT521247B1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-15 | Oesterreichische Nat | Surface inspection method for coins |
-
2006
- 2006-11-03 DE DE200610052441 patent/DE102006052441A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009020487A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Device for recognizing coins, has illumination source, which illuminates coin to be examined perpendicularly in measuring field and has receiver, which is directed to measuring field at angle |
AT521247B1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-15 | Oesterreichische Nat | Surface inspection method for coins |
AT521247A4 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-15 | Oesterreichische Nat | Surface inspection method for coins |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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