DE102021001963A1

DE102021001963A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten und System zur Bearbeitung von Wertdokumenten

Info

Publication number: DE102021001963A1
Application number: DE102021001963.6A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gebhardt; Norbert Holl; Shkelqim Shala; Dieter Stein
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2022-10-20
Also published as: CN117178305A; EP4323980A1; WO2022218570A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten (1), insbesondere Banknoten, mit mindestens einer Bilderfassungseinrichtung (2), welche dazu eingerichtet ist, von mehreren Wertdokumenten (1) jeweils mindestens ein aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetztes Bild (3) zu erfassen, und ist gekennzeichnet durch eine Auswertungseinrichtung (4), welche dazu eingerichtet ist, in den von unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bildern (3) ein oder mehrere Positionen von Pixeln zu ermitteln, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bilder (3) von einem vorgegebenen Referenzbild (3') abweichen. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren sowie ein zur Bearbeitung von Wertdokumenten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie ein System zur Bearbeitung von Wertdokumenten.
Bei der Banknotenherstellung werden zur Qualitätssicherung die druckfrischen Banknoten einer automatischen Prüfung unterzogen, bei welcher von den Banknoten erfasste Bilder mit den Bildern entsprechender Referenz-Banknoten verglichen werden. Falls das Bild einer Banknote in spezifizierbarer Weise vom Bild der entsprechenden Referenz-Banknote abweicht, wird diese Banknote als fehlerhaft oder „unfit“ klassifiziert, in ein entsprechendes Sortierfach ausgegeben und einer anschließenden manuellen bzw. visuellen Prüfung durch eine Bedienperson unterzogen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie ein System zur Bearbeitung von Wertdokumenten anzugeben, welche bzw. welches eine, insbesondere im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung bei der Banknotenherstellung, verbesserte Erkennung von Fehlern in Banknoten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie ein System zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer solchen Vorrichtung gelöst.
Eine Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist mindestens eine Bilderfassungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, von mehreren, insbesondere einer Vielzahl von, Wertdokumenten jeweils mindestens ein aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetztes Bild zu erfassen, und ist gekennzeichnet durch eine Auswertungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, in den von unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bildern ein oder mehrere Positionen von Pixeln zu ermitteln, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder von einem vorgegebenen Referenzbild abweichen.
Ein System zur Bearbeitung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist mindestens eine Vorrichtung zur Bearbeitung, insbesondere Vereinzelung, Beförderung und/oder Sortierung, von Wertdokumenten und mindestens eine Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf.
Bei einem Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird von mehreren, insbesondere einer Vielzahl von, Wertdokumenten jeweils mindestens ein aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetztes Bild erfasst. In den von unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bildern werden ein oder mehrere Positionen von Pixeln ermittelt, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder von einem vorgegebenen Referenzbild abweichen.
Ein Computerprogrammprodukt gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Ein computerlesbares Speichermedium gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Aspekte der Erfindung basieren vorzugsweise auf dem Ansatz, die von mehreren unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder hinsichtlich etwaiger Abweichungen gegenüber einem Referenzbild zu analysieren, welche bei mehreren der geprüften Wertdokumente auftreten bzw. im Falle einer sukzessiven Prüfung der einzelnen Wertdokumente wiederholt oder wiederkehrend auftreten. Anhand von etwaigen Abweichungen einzelner Wertdokument-Bilder vom Referenzbild kann daher nicht nur auf einen möglichen Fehler oder Defekt im Erscheinungsbild eines einzelnen Wertdokumente geschlossen werden, sondern es können darüber hinaus im Erscheinungsbild der geprüften Wertdokumente häufig bzw. wiederholt oder wiederkehrend auftretende Fehler bzw. Defekte erkannt werden, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Gleichfehler“ oder „wiederkehrende Fehler“ bezeichnet werden.
Bei solchen Gleichfehlern kann es sich beispielsweise um an bestimmten Stellen des Druckbildes und/ oder hinsichtlich Dimension und/ oder Form der Wertdokumente häufig auftretende bzw. wiederkehrende Fehler oder Defekte handeln, anhand welcher dann auf mögliche Fehler bei der Herstellung, beispielsweise beim Druck, Zuschnitt und/ oder Transport, der Wertdokumente geschlossen werden kann. Bei den Gleichfehlern kann es sich aber auch um Fehler oder Defekte handeln, die bei der Prüfung der Wertdokumente, insbesondere beim Vergleichen der jeweils erfassten Bilder mit dem bzw. den entsprechenden Referenzbildern, häufig bzw. wiederholt ermittelt werden, im Druckbild bzw. in der Dimension und/ oder Form des betreffenden Wertdokuments jedoch nicht oder nicht in ausreichend ausgeprägter Weise auftreten; anhand solcher Gleichfehler kann dann auf etwaige Fehler bei der Prüfung der Wertdokumente, beispielsweise in der Prüfsoftware und/ oder bei der Bilderfassung, geschlossen werden.
Während Gleichfehler bei einer manuellen bzw. visuellen Nachbearbeitung von als „unfit“ aussortierten Wertdokumenten selbst von gut geschultem Bedienpersonal nur in seltenen Fällen erkannt werden können, ermöglicht es die Erfindung, Gleichfehler automatisch und somit zuverlässig und schnell zu identifizieren, so dass etwaige Ursachen bei der Herstellung und/ oder nachgeschalteten Prüfung der Wertdokumente rasch und zuverlässig identifiziert und behoben werden können. Die Herstellung von Ausschuss in Form weiterer Wertdokumente mit solchen Gleichfehlern kann dadurch signifikant reduziert werden. Ferner wird bei einer Prüfung der nach einer entsprechenden Anpassung des Herstellungsprozesses hergestellten Wertdokumente bzw. bei einer nach einer (Nach-)Adaption der Prüfsoftware durchgeführten Prüfung von Wertdokumenten der Anteil bzw. die Rate der aufgrund von Produktionsfehlern bzw. bei der Prüfung auftretenden Fehlern als „unfit“ eingestuften und einer manuellen bzw. visuellen Nachbearbeitung durch eine Bedienperson zu unterziehenden Wertdokumente signifikant reduziert, wodurch auch die Effizienz des der Herstellung der Wertdokumente nachgeschalteten Prüfprozesses erhöht wird.
Insgesamt wird durch die Erfindung die Erkennung von Fehlern in Wertdokumenten verbessert, so dass insbesondere bei Anwendungen im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung sowohl die Herstellung als auch die der Herstellung nachgeschaltete Prüfung von Wertdokumenten verbessert werden kann.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, aus den von unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bildern jeweils ein Fehlerbild zu ermitteln, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Defektbild“ bezeichnet wird und ein oder mehrere Fehler-Pixel enthält, an deren Positionen das vom jeweiligen Wertdokument erfasste Bild vom Referenzbild abweicht, und aus den Fehlerbildern ein Wiederholungsfehlerbild bzw. ein Abweichungsbild zu ermitteln, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Heat Map“ bezeichnet wird und ein oder mehrere Abweichungs-Pixel enthält, deren Positionen den Positionen von Fehler-Pixeln entsprechen, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder vom Referenzbild abweichen. Beispielsweise können die Pixelwerte der einzelnen Fehler-Pixel mittels Subtraktion oder Division aus den Pixelwerten der entsprechenden Pixel des jeweils erfassten Bildes und des Referenzbildes ermittelt werden. Im Fehlerbild können dann entweder allen Pixel-Positionen entsprechende Pixelwerte, insbesondere in Form von Graustufenwerten, zugeordnet werden oder aber nur denjenigen Pixel-Positionen Pixelwerte zugeordnet werden, in welchen die Abweichung des erfassten Bildes vom Referenzbild eine bestimmte Größe überschreitet. Im letzteren Fall können die Pixelwerte der Fehler-Pixel in Form von Graustufenwerten angegeben sein, ein entsprechendes Fehlerbild kann aber auch ein Binärbild sein, bei welchem den Fehler-Pixeln der Wert 1 und allen übrigen Pixeln der Wert 0 zugeordnet wird. Aus den für die unterschiedlichen Wertdokumente gewonnenen Fehlerbildern wird, vorzugsweise mittels statistischer Methoden zur Analyse von Zeit- und/ oder Datenreihen, ein Wiederholungsfehlerbild ermittelt, dessen Abweichungs-Pixel diejenigen Positionen kennzeichnen bzw. angeben, in welchen die von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder häufig bzw. wiederholt vom Referenzbild abweichen. Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, für die Abweichungs-Pixel jeweils einen Abweichungs-Pixelwert unter Berücksichtigung einer Häufigkeit, mit welcher die entsprechenden Positionen von Fehler-Pixeln in den Fehlerbildern enthalten sind, zu ermitteln. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Wiederholungsfehlerbild um ein Binärbild handeln, bei welchem den Abweichungs-Pixeln der Abweichungs-Pixelwert 1 und allen übrigen Pixeln der Wert 0 zugeordnet wird. Das Wiederholungsfehlerbild enthält in diesem Fall eine qualitative Aussage dahingehend, wo in den erfassten Bildern häufig bzw. wiederholt Abweichungen auftreten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wiederholungsfehlerbild um ein Graustufenbild, bei welchem zumindest den Abweichungs-Pixeln jeweils Graustufenwerte zugeordnet sind, welche ein Maß für die Häufigkeit des Auftretens von Abweichungen an den betreffenden Positionen der erfassten Bilder darstellen, so dass neben einer qualitativen Aussage zur Position auch eine quantitative Aussage über die Häufigkeit der Gleichfehler getroffen wird. Insbesondere zeigt das Wiederholungsfehlerbild wiederkehrende Fehler der jeweiligen Defektbilder.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, für die Abweichungs-Pixel jeweils einen Abweichungs-Pixelwert mittels exponentieller Glättung und/ oder Bildung eines gleitenden Mittelwerts aus den in den Fehlerbildern enthalten Fehler-Pixeln zu ermitteln. Bei beiden Verfahren werden die einzelnen Pixel bzw. Pixelwerte der Fehlerbilder, die aus den von unterschiedlichen Wertdokumenten sukzessive erfassten Bildern ermittelt werden, als Zeit- bzw. Datenreihen betrachtet, die mittels Gewichtung der einzelnen Pixelwerte geglättet werden. Bei der exponentiellen Glättung erhalten Pixel mit zunehmender Aktualität (d.h. Fehlerbilder aus zuletzt erfassten Bildern von Wertdokumenten) eine höhere Gewichtung als Pixel mit geringerer Aktualität (d.h. Fehlerbilder von Bildern die zu früheren Zeitpunkten erfasst wurden). Bei der Bildung eines gleitenden Mittelwerts erfolgt eine Glättung durch das Entfernen höherer Frequenzanteile. Durch diese Analysemethoden können häufig bzw. wiederkehrend auftretende Gleichfehler auf besonders einfache und zuverlässige Weise ermittelt werden.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, ein aktuelles Wiederholungsfehlerbild aus einem aktuellen Fehlerbild und einem früheren Wiederholungsfehlerbild zu ermitteln, wobei das aktuelle Fehlerbild aus dem von einem Wertdokument aktuell erfassten Bild ermittelt wird und das frühere Wiederholungsfehlerbild aus Fehlerbildern ermittelt worden ist, die aus Bildern von Wertdokumenten ermittelt wurden, welche vor dem aktuell erfassten Bild erfasst wurden. Auf diese Weise wird ein vorhandenes Wiederholungsfehlerbild, welches aus in der Vergangenheit erfassten Bildern unterschiedlicher Wertdokumente und daraus abgeleiteten Fehlerbildern gewonnen wurde, nach der Erfassung jeweils eines aktuellen Bildes eines Wertdokuments, d.h. eines Bildes eines weiteren Wertdokuments, aktualisiert, indem das aus dem aktuellen Bild ermittelt der Fehlerbild mit dem bereits vorhandenen Wiederholungsfehlerbild quasi verrechnet wird, wodurch ein neues, aktuelles Wiederholungsfehlerbild erhalten wird. Dadurch lassen sich Gleichfehler besonders schnell, einfach und zuverlässig ermitteln.
Vorzugsweise ist eine Benutzerschnittstelle vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, die ermittelten Positionen der Pixel, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder von dem vorgegebenen Referenzbild abweichen, bzw. das mindestens eine Wiederholungsfehlerbild wiederzugeben. Vorzugsweise weist die Benutzerschnittstelle eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einen Monitor oder ein Display, auf, auf welchem die ermittelten Positionen, das Wiederholungsfehlerbild bzw. die entsprechenden Positionen der Abweichung-Pixel wiedergegeben werden. Vorzugsweise werden die ermittelten Positionen, das Wiederholungsfehlerbild bzw. die entsprechenden Positionen der Abweichung-Pixel zusammen mit einem vom Wertdokument erfassten Bild, insbesondere zusammen mit dem zuletzt von einem Wertdokument erfassten Bild, wiedergegeben und/ oder dem erfassten Bild überlagert, so dass eine Bedienperson die Positionen der Gleichfehler in dem bzw. den Wertdokumenten sofort zuordnen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, welche dazu eingerichtet ist, eine Bearbeitung, insbesondere Sortierung, der Wertdokumente in Abhängigkeit von den ermittelten Positionen der Pixel, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder von einem vorgegebenen Referenzbild abweichen, bzw. in Abhängigkeit von dem mindestens einen Wiederholungsfehlerbild zu steuern. Beispielsweise ist es dadurch möglich, die Wertdokumente abhängig vom jeweils ermittelten Gleichfehler in unterschiedliche Sortierfächer auszugeben. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, Wertdokumente mit mehreren unterschiedlichen Gleichfehlern in ein bestimmtes Sortierfach auszugeben. Alternativ oder zusätzlich zur Steuerung der Sortierung der Wertdokumente kann auch vorgesehen sein, im Falle einer Ermittlung von Gleichfehlern, die nur bei der Prüfung auftreten und auf den Wertdokumenten selbst nicht vorhanden sind, eine Nach-Adaption der Prüfsoftware unter Berücksichtigung der ermittelten Gleichfehler vorzunehmen, beispielsweise indem Vergleichs- oder Schwellenwerte verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Abspeicherung von Rohdaten, die durch das optische Inspektionssystem aufgenommen wurden, vorgenommen werden, um eine spätere computergestützte Untersuchung der Banknotenbilder zu ermöglichen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

1 ein Beispiel einer Vorrichtung zum Prüfen von Banknoten in einer schematischen Darstellung;
2 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf der jeweiligen Pixelwerte eines einzelnen Pixels (Fehler-Pixel F, Abweichungs-Pixel bzw. „Heat“ H und Trigger T);
3 ein Beispiel für ein Wiederholungsfehlerbild; und
4 ein Diagramm zur beispielhaften Veranschaulichung eines Ablaufs bei der Prüfung von Banknoten, insbesondere im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung bei der Herstellung von Banknoten.

In der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren werden Aspekte der vorliegenden Offenbarung beispielhaft anhand der Prüfung bzw. Bearbeitung von Banknoten erläutert. Diese gelten jedoch für alle Arten von Wertdokumenten, wie z.B. Coupons, Gutscheine, Schecks oder Chipkarten, entsprechend.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zum Prüfen von Banknoten mit einer Bilderfassungseinrichtung 2, welche dazu eingerichtet ist, von mehreren Banknoten 1, welche im vorliegenden Beispiel in einem Stapel 1' bereitgestellt werden, jeweils mindestens ein Bild 3 zu erfassen, welches aus einer Vielzahl von Pixeln (Bildpunkten) zusammengesetzt ist.
Je nach Art, Anordnung und/ oder Anzahl der in der Bilderfassungseinrichtung 2 enthaltenen Kameras können von der Vorderseite und/ oder Rückseite einer Banknote 1 z.B. jeweils ein Farbbild (RGB) und/oder ein Infrarotbild (IR) und/ oder ein Transmissionsbild erfasst werden. Das vorliegende Beispiel zeigt eine Bilderfassungseinrichtung 2 mit zwei Kameras, die an beiden Seiten des Transportpfades, entlang welchem die Banknoten 1 transportiert werden, gegenüberliegend angeordnet sind. Es ist selbstverständlich möglich, nur eine Kamera oder aber auch eine oder mehrere weitere Kameras vorzusehen.
Die Vorrichtung weist ferner eine Auswertungseinrichtung 4 auf, die dazu eingerichtet ist, in den von unterschiedlichen Banknoten 1 erfassten Bildern 3 die Positionen von Pixeln zu ermitteln, an welchen die unterschiedlichen Banknoten 1 bzw. die von den Banknoten 1 erfassten Bilder 3 von Vergleichs- oder Referenzwerten, insbesondere von einem vorgegebenen Referenzbild 3' (bei mehreren Kameras sind vorzugsweise mehrere Referenzbilder 3' vorgegeben), häufig bzw. wiederholt abweichen. Ein dabei erhaltenes Wiederholungsfehlerbild 6, welches im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Heat Map“ bezeichnet wird, zeigt entsprechend die Positionen von häufig auftretenden bzw. wiederkehrenden Bildfehlern, wobei den Positionen jeweils ein Pixelwert zugeordnet ist, der im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Heat“ bezeichnet wird und dessen Wert, Anstieg bzw. Abfall ein Maß für die Häufigkeit des Auftretens eines Fehlers an der betreffenden Position darstellt. Typischerweise zeigt eine solche Heat Map 6 Fehler, die bei einer Prüfung von 100 bis 300 Banknoten häufig bzw. wiederholt auftreten. Eine solche Heat Map kann aber auch anhand der erfassten Bilder von weniger als 100 oder aber auch mehr als 300 Banknoten ermittelt werden.
Vorzugsweise wird in der Auswertungseinrichtung 4 anhand eines von einer Banknote 1 erfassten Bildes 3 zunächst ein Fehlerbild 5 ermittelt, welches auch als „Defektbild“ bezeichnet wird, beispielsweise indem die Pixelwerte des jeweils erfasstes Bildes 3 mit den entsprechenden Pixelwerten eines Referenzbildes 3' dividiert und/ oder die Pixelwerte voneinander subtrahiert werden; die Pixelwerte des Fehlerbildes 5 können aber auch durch andere Verfahren bzw. Berechnungsmethoden ermittelt werden. Die Pixel des Fehlerbildes 5 zeigen sowohl die Position als auch das Ausmaß an, mit welchem das erfasste Bild 3 in der betreffenden Position vom Referenzbild 3' abweicht.
Die Auswertungseinrichtung 4 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Wiederholungsfehlerbild 6 anhand von mehreren Fehlerbildern 5 zu ermitteln, die aus von mehreren Banknoten 1 erfassten Bildern 3 ermittelt wurden. Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung 4 dazu eingerichtet, ein bereits vorhandenes Wiederholungsfehlerbild 6', das anhand von zuvor erfassten Bildern 3 von Banknoten 1 bzw. daraus ermittelten Fehlerbildern 5 ermittelt wurde, unter Berücksichtigung eines Fehlerbildes 5 einer Banknote 1 zu aktualisieren, welches bei der Ermittlung des bereits vorhandenen Wiederholungsfehlerbildes 6' noch nicht berücksichtigt wurde. Bei dieser Ausführung wird das Wiederholungsfehlerbild 6 vorzugsweise jedes Mal aktualisiert, wenn bzw. nachdem ein Bild 3 einer weiteren (bisher noch nicht geprüften) Banknote 1 erfasst und daraus ein entsprechendes Fehlerbild 5 ermittelt wurde. Dies wird weiter unten noch näher erläutert werden.
Falls die Bilderfassungseinrichtung 2 zwei oder mehrere Kameras aufweist, die jeweils ein Bild 3 der Banknote 1 erfassen, beispielsweise jeweils ein RGB- und IR-Bild pro Seite sowie ggf. ein Transmissionsbild (also insgesamt bis zu fünf unterschiedliche Bilder 3 je Banknote 1), wird in der Auswertungseinrichtung 4 vorzugsweise für jedes der unterschiedlichen Bilder 3 der Banknote 1 ein Fehlerbild 5 ermittelt. Entsprechend werden aus den unterschiedlichen Fehlerbildern 5, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Banknoten 1 ermittelt wurden, unterschiedliche Wiederholungsfehlerbilder 6 ermittelt. Im vorstehend genannten Beispiel mit insgesamt bis zu fünf unterschiedlichen Bildern 3 pro Banknote 1 werden also insgesamt bis zu fünf unterschiedliche Wiederholungsfehlerbilder 6 erhalten.
Das, vorzugsweise anhand des jeweils zuletzt erfassten Bildes 3 bzw. Fehlerbildes 5 einer Banknote 1 aktualisierte, mindestens eine Wiederholungsfehlerbild 6 wird, vorzugsweise zusammen mit dem jeweils zuletzt erfassten Bild 3 der Banknote 1, an eine Benutzerschnittstelle 10, beispielsweise ein Display oder einen Bildschirm eines Computers, weitergeleitet und dort wiedergegeben. Im vorliegenden Beispiel werden insgesamt vier Wiederholungsfehlerbilder 6a bis 6d, die anhand von jeweils einem RGB- und IR-Bild von der Vorder- und Rückseite der Banknoten erhalten wurden, wiedergegeben. Optional können die Wiederholungsfehlerbilder 6a bis 6d bzw. die darin enthaltenen Pixelwerte zusammen mit dem jeweils erfassten Bild 3a bis 3d einer Banknote als Hintergrund dargestellt werden, um die angezeigten Gleichfehler leicht auf den Banknoten lokalisieren zu können.
Die Auswertungseinrichtung 4 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Sortierung der Banknoten 1 zu steuern. So kann beispielsweise ein Triggersignal T bzw. Auslösesignal erzeugt werden, durch welches eine Ausgabe von Banknoten 1 in ein spezielles Sortierfach 9 ausgelöst wird, für welche das Wiederholungsfehlerbild 6 bzw. die im Wiederholungsfehlerbild 6 enthaltenen Pixelwerte vorgegebene Schwellenwerte über- bzw. unterschreiten.
Das Triggersignal T kann auch genutzt werden, um das Wiederholungsfehlerbild 6 digital auf einer Speichereinheit, beispielsweise einer Festplatte oder einer Speicherkarte, ab zu speichern.
Vorzugsweise wird die Heat Map 6 mittels einer zweifachen exponentiellen Glättung, einer Art gleitendem Mittelwert oder gleitendem Durschnitt, wie folgt ermittelt: An einer bestimmten Pixelposition in einem Fehlerbild 5 wird der neue Heat (Pixelwert) h_n für eine Banknote n aus dem letzten Heat h_n-1 einer zuletzt ermittelten Heat Map 6' wie folgt berechnet: $h_{n} = MAX (\frac{1}{M_{1}} d_{n} + \frac{M_{1} - 1}{M_{1}} h_{n - 1,} \frac{1}{M_{2}} d_{n} + \frac{M_{2} - 1}{M_{2}} h_{n - 1}),$
wobei d_n der Defekt an dieser Pixelposition für die Banknote n ist und M₁ und M₂ das Aufstiegs- und Abstiegsverhalten steuern. Unter der Annahme, dass M₁ < M₂ ist, steigt der Heat umso schneller an, je kleiner M₁ ist. Je größer M₂ ist, umso langsamer fällt der Heat ab.
Vorzugsweise ist ein Trigger vorgesehen, durch welchen eine spezielle Sortierung für Banknoten ausgelöst wird, bei denen die Heat Map-Werte einen Schwellenwert für ein oder mehrere Pixel überschreiten. Vorzugsweise ist der Trigger durch eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften bzw. Aktionen gekennzeichnet:

- Auslösen (der speziellen Sortierung), wenn ein erster Schwellenwert s überschritten wird.
- Kein erneutes Auslösen, bevor der Heat unter einen zweiten, niedrigeren Schwellenwert r gefallen ist.
- Einmal pro Defektbereich (welcher i.d.R. aus mehreren Pixeln besteht) auslösen, wobei ein erneutes Auslösen durch Nachbarpixel (innerhalb desselben Defektbereichs) unterdrückt wird.

Der Trigger kann beispielsweise wie folgt berechnet bzw. gesetzt werden:

Ausgangswerte:
- A₀ = 0; B₀ = 0
- A₀ und B₀ sind Binärbilder
- Heat Map H₀ = 0
- Heat-Map H₀ ist ein nicht-binäres Bild.

Für eine Banknote n wird folgende Schleife durchgeführt:

1. Vorbereitung: Löschen der Triggerpixel, wenn der Heat unter den Schwellenwert r fällt.
2. Berechnung der Heat-Map (d.h. der Heats h_n für die Pixelpositionen) für Banknote n gemäß vorstehender Formel. $H_{n} = f (H_{n - 1}, d_{n})$
- H_n ist ein nicht-binäres Bild
- d_n ist der Defekt an dieser Pixelposition
3. Prüfen bezüglich des Schwellenwerts s: $T_{n} = H_{n} > s$
T_n ist ein binäres Bild
4. Aggregation von alten und neuen Triggerpixeln: $A_{n} = T_{n} ‖ B_{n - 1}$
An ist ein binäres Bild
5. Prüfung neuer Trigger bezüglich früherer Trigger unter Berücksichtigung eines Bereichs um bereits ausgelöste Pixel.
6. Banknoten-Trigger setzen: $Trigger = max (T_{n}^{'}) > 0$

2 zeigt ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf der jeweiligen Pixelwerte eines einzelnen Pixels (Fehler-Pixel: F (durchgezogene dunklere Linie), Abweichungs-Pixel bzw. „Heat“: H (durchgezogene hellere Linie) und Trigger: T (Punkte)) sowie Zeiträume, in welchen H > s (gestrichelte helle Linie) für M₁=4, M₂=16 und s=r=0,6.
Im dargestellten Diagramm ist zu Veranschaulichungszwecken entlang der Abszisse anstelle der Zeit die Nummer (1 bis 99) der zu den unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils geprüften Banknote angegeben.
Wie aus dem Verlauf der Fehler-Pixelwerte F hervorgeht, wird für das Pixel im jeweils erfassten Bild der Banknoten Nr. 6 bis 15 ein Defekt ermittelt, wodurch der nach jedem erfassten Bild ermittelte Heat H sukzessive ansteigt und bei Übersteigen des Schwellenwertes s = 0,6 bei Banknote Nr. 8 der Trigger T (welcher bis dahin den Wert 0 hatte) auf den Wert 1 gesetzt wird.
Da der Defekt bis zur Banknote Nr. 15 weiterhin vorliegt, steigt der Heat H bis zur Banknote Nr. 15 weiter an, ohne dass jedoch erneut ein Trigger T auf den Wert 1 gesetzt wird; der Trigger T nimmt in diesem Zeitraum dagegen wieder seinen Ausgangswert 0 an.
In Abwesenheit eines Defekts für das Pixel in den Bildern der Banknoten Nr.16 bis 24 fällt der Heat H kontinuierlich und unterschreitet den Schwellenwert r = 0,6 bei Banknote Nr. 22.
Erst nach einem erneuten Auftreten eines Defekts bei den Banknoten Nr. 25 bis 28 (siehe den weiteren Verlauf der Pixelwerte F) steigt der Heat H wieder an und überschreitet bei Banknote Nr. 25 erneut den Schwellenwert s = 0,6, so dass der Trigger T erneut auf den Wert 1 gesetzt wird.
Für den weiteren Verlauf der Pixelwerte F, H und T gelten die vorstehenden Erläuterungen entsprechend.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung bzw. Auswertungseinrichtung 4 so konfiguriert, dass eine Bedienperson die Möglichkeit hat, die Werte für die Parameter M₁, M₂, s und r vorzugeben bzw. zu ändern. Dabei wird vorzugsweise angenommen, dass die Werte in den folgenden Bereichen liegen können:

- M₁: 2 bis 4
- M₂: 128 bis 1024, mit M als Vielfachem von 2
- s, r: 0 bis 1 mit s ≥ r.

Vorzugsweise wird die Konfiguration pro Stückelung eingestellt und ist für alle Bilderfassungseinrichtungen 2 bzw. alle Sensoren oder Kameras der Bilderfassungseinrichtung 2 gleich.
Vorzugsweise erfolgt die Konfiguration über die Benutzerschnittstelle 10, beispielsweise über einen entsprechenden Dialog bzw. ein entsprechendes Dialogfenster.
Ferner kann vorgesehen sein, dass Standardwerte für die Konfiguration in einer Initialisierungsdatei hinterlegt sind und bei Bedarf durch eine Bedienperson, insbesondere einen besonders geschulten Experten, geändert werden können.
3 zeigt ein Beispiel einer visuellen Darstellung eines Wiederholungsfehlerbildes (Heat Map) an der Benutzerschnittstelle 10. Im vorliegenden Beispiel wird die Heat Map einem als Hintergrund dienenden Bild 3 der Banknote, beispielsweise einem RGB-Bild der Rückseite, überlagert. Damit sich die Heat Map deutlich vom Hintergrund abhebt, kann das im Hintergrund dargestellte Bild 3 der Banknote, beispielsweise in Sepia, eingefärbt oder als Graustufenbild dargestellt werden.
Die in der Heat Map enthaltenen Pixel kennzeichnen Bereiche (siehe geschwungene gestrichelte Pfeile), in welchen bei den geprüften Banknoten wiederkehrende Fehler bzw. Gleichfehler auftreten. Diese Fehler können im Druckbild, im Bereich von Sicherheitselementen oder aber auch im Bereich der Kanten der Banknote liegen, wie im vorliegenden Beispiel beispielhaft veranschaulicht wird.
Vorzugsweise können die in der Heat Map enthaltenen Abweichungs-Pixel bzw. Heats abhängig von ihrer Stärke (also der Häufigkeit des Auftretens der entsprechenden Defekte an der jeweiligen Pixel-Position) mit unterschiedlichen Farben, beispielsweise von blau bis rot, dargestellt werden.
An der Benutzerschnittstelle 10 kann vorzugsweise eine Ansichtsoption vorgesehen sein, in welcher nur Banknoten anzeigt werden, für die der Heat Map-Trigger auf den Wert 1 gesetzt wurde.
Ferner kann die Benutzerschnittstelle 10 so konfiguriert sein, dass mittels eines Befehls, wie z.B. „Ordner analysieren“, die in einem Ordner aufgelisteten geprüften Banknoten näher analysiert werden können. Beispielsweise kann zu jeder geprüften Banknote angegeben sein, ob diese als „unfit“ oder „fit“ eingestuft wurde und ob ein Heat Map-Trigger gesetzt wurde. Beispielsweise können solche Einträge wie folgt aussehen:

Banknote Nr. n: Unfit + Heat Map-Trigger
Banknote Nr. n+1: Fit + Heat Map-Trigger

Vorzugsweise kann eine Sortierfunktion für eine solche Liste vorgesehen sein, so dass alle Einträge zu Banknoten, für die der Heat Map-Trigger gesetzt wurde, nacheinander angezeigt werden können.
Vorzugsweise wird für jede geprüfte Banknote die mindestens eine Heat Map gespeichert (d.h. ein Bild mit allen Heat Maps für jeden Sensor bzw. jede Kamera), vorzugsweise zusätzlich zusammen mit Meta-Informationen, z.B. ob durch die Heat Map für diese Banknote ein Trigger ausgelöst wurde und für welchen Sensor dies erfolgte.
Vorzugsweise können Banknoten, die aufgrund der Heat Map interessant bzw. auffällig geworden sind, für eine spätere Analyse in bestimmte Stapler umgeleitet werden.
Vorzugsweise werden die Banknotendaten der erfassten Banknoten („samples“) gespeichert und ein Sample-Protokoll erstellt („sample log“). Dieses Protokoll kann, gegebenenfalls zusammen mit Berichten („machine reports“) des Banknotenbearbeitungssystems für eine erste Bewertung der Banknoten, beispielsweise hinsichtlich Produktionsfehlern, verwendet werden. Werden in den Berichten Anomalien festgestellt, können die betreffenden einzelnen Banknoten ermittelt und dann physisch bzw. manuell oder mithilfe einer geeigneten Software analysiert werden.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass es mithilfe der vorliegenden Offenbarung gelingt, häufig bzw. wiederkehrend oder kontinuierlich auftretende Fehler in Banknoten und/ oder bei der Banknotenprüfung möglichst frühzeitig zu erkennen und analysieren zu können. Dadurch können rechtzeitig Rückschlüsse zur Optimierung und Verbesserung des Produktionsprozesses (z.B. Druck, Schneiden) und/oder der Anpassung (sog. Adaption) der Prüfsoftware gezogen werden. Im Gegensatz dazu werden in der bisherigen Praxis solche Gleichfehler nicht oder erst spät erkannt, was in der Regel zu höheren Ausschussquoten bei der Banknotenproduktion führte.
4 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines Ablaufs bei der Prüfung von Banknoten, insbesondere im Zusammenhang mit der Qualitätssicherung bei der Herstellung von Banknoten.
Anhand der bei einer Bearbeitung (20) von druckfrischen Banknoten in einem Banknotenbearbeitungssystem erfassten Bilder der Banknoten werden systematische bzw. wiederkehrende Fehler in den Banknoten erkannt, indem eine Heat Map ermittelt und visuell wiedergegeben wird (21), die vorzugsweise pixelgenau die Position und Häufigkeit von Bildfehlern auf den zuletzt bearbeiteten Banknoten (z.B. die letzten 100 Banknoten) zeigt. Optional werden zusätzlich Produktionsstatistiken, beispielsweise am Ende der Herstellung einer Charge von Banknoten oder am Ende einer Schicht, über die Häufigkeit von Fehlern auf der Banknote ermittelt und angezeigt (22).
Ferner werden die von den Banknoten erfassten Bilder gespeichert (23) und/ oder auffällige Banknoten, insbesondere in Fällen, in denen durch die Heat Map ein Trigger gesetzt wird, für eine mögliche manuelle Nachprüfung zur Verfügung gestellt (24), beispielsweise durch Ausgabe in ein spezielles Sortierfach.
Da es im Allgemeinen verschiedene Arten von Vorfällen gibt, die zu wiederkehrenden Bildfehlern führen, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, verschiedene Arten von Produktionsinformationen zu sichern, um eine optimale Analyse dieser Vorfälle zu gewährleisten. Dies wird durch den vorstehend näher beschriebenen einstellbaren Trigger erreicht, der mit der Heat Map verknüpft ist und die Speicherung der benötigten Informationen initiiert. Vorzugsweise stehen hierfür folgende Optionen zur Verfügung:

a) Speichern von Rohdaten der Bilderfassungseinrichtung (Kameras, Sensoren)
b) Speichern von Heat Maps
c) Physische Untersuchung von Banknoten
d) Darstellung von Vorfällen anhand von Maschinenberichten

Auf der Grundlage dieser Informationen kann der Maschinenbediener in Echtzeit wiederkehrende Bildfehler auf den Banknoten leicht erkennen und analysieren (25) und diese Vorfälle so früh wie möglich und/ oder kontinuierlich an die bei der Produktion verantwortlichen Stellen melden, damit dort sofort bzw. fortlaufend eine Fein- oder Nach-Adaption der Prüfsoftware vorgenommen (26), die Druckprozesse verbessert (27) und/oder die Prozesse beim Schneiden der Banknoten verbessert (28) werden kann bzw. können. Die durch die Heat Map generierten Informationen können beispielsweise Qualitätsingenieuren und/ oder Druckmaschinenbedienern besser als je zuvor dabei helfen, die gesamte Qualitäts- und Produktionsstatistik zu optimieren.
Bei der Analyse (25) der Vorfälle bzw. Daten ist es möglich, die aufgrund einer unzureichenden Adaption der Prüfsoftware fälschlicherweise als „unfit“ eingestuften (29) oder fälschlicherweise als „fit“ eingestuften (30) Banknoten leichter und sicherer zu identifizieren und die Ursachen für die falsche Einstufung besser zu verstehen. Dementsprechend wird in solchen Fällen primär eine Fein- oder Nach-Adaption der Prüfsoftware (26) initiiert.
Die Analyse (25) der Vorfälle bzw. Daten kann ferner dabei helfen, als „fit“ eingestufte Banknoten zu identifizieren (31), die nahe an den Schwellenwerten von „unfit“-Banknoten liegen, jedoch eine ausreichend gute Qualität aufweisen. Nicht zuletzt können ferner die in den Bildern identifizierten Fehler ermittelt werden, die auf den Druck und/oder das Schneiden zurückzuführen sind, worauf hin der Druckprozess (27) bzw. Schneideprozess (28) angepasst wird.

Claims

Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten (1), insbesondere Banknoten, mit mindestens einer Bilderfassungseinrichtung (2), welche dazu eingerichtet ist, von mehreren Wertdokumenten (1) jeweils mindestens ein aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetztes Bild (3) zu erfassen, gekennzeichnet durch eine Auswertungseinrichtung (4), welche dazu eingerichtet ist, in den von unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bildern (3) ein oder mehrere Positionen von Pixeln zu ermitteln, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bilder (3) von einem vorgegebenen Referenzbild (3') abweichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, - aus den von unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bildern (3) jeweils ein Fehlerbild (5) zu ermitteln, welches ein oder mehrere Fehler-Pixel (d_n) enthält, an deren Positionen das vom jeweiligen Wertdokument (1) erfasste Bild (3) vom Referenzbild (3') abweicht, und - aus den Fehlerbildern ein Wiederholungsfehlerbild (6, 6', 6a-d) zu ermitteln, das ein oder mehrere Abweichungs-Pixel enthält, deren Positionen den Positionen von Fehler-Pixeln (d_n) entsprechen, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bilder (3) vom Referenzbild (3') abweichen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Auswertungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, für die Abweichungs-Pixel jeweils einen Abweichungs-Pixelwert (h_n) unter Berücksichtigung einer Häufigkeit, mit welcher die entsprechenden Positionen von Fehler-Pixeln (d_n) in den Fehlerbildern enthalten sind, zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Auswertungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, für die Abweichungs-Pixel jeweils einen Abweichungs-Pixelwert (h_n) mittels exponentieller Glättung und/ oder Bildung eines gleitenden Mittelwerts aus den in den Fehlerbildern (5) enthalten Fehler-Pixeln (d_n) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Auswertungseinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, ein aktuelles Wiederholungsfehlerbild (6, h_n) aus einem aktuellen Fehlerbild (5, d_n) und einem früheren Wiederholungsfehlerbild (6', h_n-1) zu ermitteln, wobei das aktuelle Fehlerbild (5, d_n) aus dem von einem Wertdokument (1) aktuell erfassten Bild (3) ermittelt wird und das frühere Wiederholungsfehlerbild (6', hn-i) aus Fehlerbildern (5) ermittelt worden ist, die aus Bildern von Wertdokumenten (1) ermittelt wurden, welche vor dem aktuell erfassten Bild (3) erfasst wurden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Benutzerschnittstelle (10), welche dazu eingerichtet ist, die ermittelten Positionen der Pixel, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bilder (3) von dem vorgegebenen Referenzbild (3') abweichen, bzw. das mindestens eine Wiederholungsfehlerbild (6, 6', 6a-d) wiederzugeben.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Steuerungseinrichtung (4), welche dazu eingerichtet ist, eine Bearbeitung, insbesondere Sortierung, der Wertdokumente (1) in Abhängigkeit von den ermittelten Positionen der Pixel, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bilder (3) von einem vorgegebenen Referenzbild (3') abweichen, bzw. in Abhängigkeit von dem mindestens einen Wiederholungsfehlerbild (6, 6', 6a-d) zu steuern.
System zur Bearbeitung von Wertdokumenten (1), insbesondere Banknoten, mit mindestens einer Vorrichtung zur Bearbeitung, insbesondere Vereinzelung, Beförderung und/ oder Sortierung, von Wertdokumenten und mindestens einer Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Prüfen von Wertdokumenten (1), insbesondere Banknoten, bei welchem von mehreren Wertdokumenten (1) jeweils mindestens ein aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetztes Bild (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den von unterschiedlichen Wertdokumenten erfassten Bildern (3) ein oder mehrere Positionen von Pixeln ermittelt werden, an welchen mehrere der von den unterschiedlichen Wertdokumenten (1) erfassten Bilder von einem vorgegebenen Referenzbild (3') abweichen.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.