EP2095341B1 - Method for identifying soiling and/or colour fading in the region of colour transitions on documents of value, and means for carrying out the method - Google Patents

Method for identifying soiling and/or colour fading in the region of colour transitions on documents of value, and means for carrying out the method Download PDF

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EP2095341B1
EP2095341B1 EP07846608.3A EP07846608A EP2095341B1 EP 2095341 B1 EP2095341 B1 EP 2095341B1 EP 07846608 A EP07846608 A EP 07846608A EP 2095341 B1 EP2095341 B1 EP 2095341B1
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EP
European Patent Office
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color
value
document
predetermined
coordinate values
Prior art date
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Norbert Holl
Shanchuan Su
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07DHANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07DHANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/181Testing mechanical properties or condition, e.g. wear or tear
    • G07D7/187Detecting defacement or contamination, e.g. dirt

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document, a device for carrying out the method, a computer program for carrying out the method and a data carrier with the computer program.
  • value documents are understood in the context of the invention card or sheet-shaped objects that represent, for example, a monetary value or an authorization and therefore should not be arbitrarily produced by unauthorized persons. They therefore have features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose presence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency. Important examples of such value documents are chip cards, coupons, vouchers, checks, stocks and in particular banknotes.
  • Value documents are typically provided with color design, for example more or less complex color patterns and / or color illustrations and / or characters and / or character combinations, for reasons of design, distinctness and protection against simple forgeries.
  • a contamination is understood to mean, in particular, a change in the color design of the value document caused by the introduction or introduction of substances onto or in value documents or by irradiation of the value documents with electromagnetic radiation.
  • value documents can be considered as soiling Spots, for example, caused by the intentional or unintentional application of colored or color-changing liquids, or have colored markings.
  • color abrasions can occur.
  • color changes are understood in particular to mean color changes due to fading, removal of printing ink and / or washing out of paint by means of water or other solvents for colors of the value document.
  • Such color abrasions can occur, in particular with banknotes with polymer substrates, if printing inks with which the banknotes are printed do not adhere with sufficient stability to the polymer substrates.
  • US 6,798,900 B1 US 4,848,160 A are descriptive of a paper sheet identification method and apparatus that statistically process information, represent characteristics of a bill, compact it into a smaller number of characteristics, and determine the authenticity of the bill using those characteristics.
  • the paper sheet identifying method comprises separately performing (a) a detecting step and (b) a processing step, which will be described below, for a genuine paper sheet and a paper sheet to be inspected, determining reference data based on the detecting step and the processing step for the true paper sheet and the determination of the authenticity of the paper sheet by comparing the data obtained with the reference data.
  • the paper sheet identifying device includes signal generating units that generate a plurality of pattern signals to be checked for a plurality of physical characteristics representing a pattern printed in a predetermined area on the paper sheet. It further comprises a computing unit, a reference data storage unit a determination unit.
  • EP 0 718 808 A2 A system for authenticating documents, such as banknotes, checks, or the like, is described, in which a document to be inspected is transported past a sensor station which provides a digital color image of the document, which is stored in a memory and in the form of several digital images was obtained by illuminating the document with light of different colors.
  • the stored color image is processed using, for example, template matching to determine the type and orientation of the document.
  • the type and orientation information is used to select a plurality of regions of the digital color image for color intensity analysis. For example, a statistical test method may be used that uses stored values derived from the processing of real documents. Documents of different types are processed in a uniform way.
  • a device for classifying a pattern, in particular a banknote or a coin, in terms of value and authenticity.
  • the apparatus comprises a recording system for metrological detection of vectors of a specimen, a preprocessing system for transforming the measured vectors into local feature vectors, and a learning classification system for performing a plurality of tests.
  • a first activity compares each of the local feature vectors with a vectorial setpoint in a first test. Only when the first check succeeds does the first activity associate the local feature vectors to global row feature vectors using first estimates stored in a database.
  • a third activity compares the global row feature vectors with corresponding target sizes and, if the second check is successful, calculates a single global area vector, of which a fourth activity in a third check is its distance to Mahalanobis to an estimated area Vector compares to a setpoint. The examinee is safely classified if all three exams are successful.
  • a monitoring system in particular for use with document sorting machines, comprising a sensor array having a sensor for detecting a respective feature of an article and generating a corresponding first output signal and having a detector controller for applying at least one algorithm of a given set of Algorithms to the first output signal of the sensor in connection with the detector controller supplied data to produce one or more second output.
  • a detector processor common to the sensor arrays, provides the data and algorithm selection information to the detector controllers to control which of the algorithms of the set of algorithms is applied by the detector controller and in response to the or each second output signal and reference data to produce a third output representative of the feature of the article to be monitored.
  • a banknote validator controlled by a microprocessor.
  • This contains a transport for moving an inserted note longitudinally past an optical scanning station. Infrared and visible color reflectance readings and opacity readings are acquired along multiple longitudinal tracks on the note.
  • the microprocessor normalizes the reflectance readings to account for variations in fouling, and compares the normalized reflectance readings and the opacity readings to stored acceptance tape data, with a correction for pattern shift, if necessary.
  • the length of the note is also checked and a validation signal is given if the note passes the optical tests and the length test.
  • the microprocessor automatically adjusts the optical circuits to compensate for drift and dirt build-up.
  • the microprocessor also provides a visual indication of detected malfunctions.
  • the apparatus includes a profile processor adapted to collect a plurality of data profiles from suspect documents, a comparator adapted to compare the plurality of data profiles to a set of envelopes of a library document, and to determine that the document it is true that, when the plurality of profiles are in compliance with the amount of envelopes, and a pressure lock, which locks a cassette, which records authenticated documents, to a body of the device for checking the authenticity of the document.
  • the object is achieved by a method for detecting soiling and / or color wear in the area of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type on the basis of processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space depending on the position of the respective picture elements reproduce corresponding areas in the portion of the value document, and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values in the color space depending on reference locations on a value document type value document predetermined for a type of value documents, wherein it is determined for each of the picture elements whether the Picture element associated color coordinate values in the color space of the color reference distribution.
  • the color reference distribution is given by at least one predetermined, closed reference surface in the color space, which is given by at least one predetermined for the value document type linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance.
  • the positions of the picture elements whose color coordinate values were determined to be corresponding to the reference distribution are compared with predetermined reference positions on the value document, and depending on the As a result of the comparison, a presence or absence of staining and / or color deterioration in the area of a color transition is detected.
  • a device for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type having at least one interface for acquiring processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space as a function of the position of represent respective areas corresponding to the picture elements in the portion of the value document, and having an evaluation means arranged on the basis of processing data acquired via the at least one interface and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values prescribed for a type of value documents Play color space as a function of reference locations on a value document of the value document type to perform the inventive method.
  • the evaluation device may be configured to check for each of the picture elements whether the color coordinate values associated with the picture element correspond to the color space of the color reference distribution, the color reference distribution being given by at least one predetermined closed reference area in the color space defined by at least one for the value document type given predetermined linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance. Furthermore, it is then designed to compare the positions of the picture elements whose color coordinate values were determined to be corresponding to the reference distribution with predetermined reference positions on the value document, and depending on the result of the comparison, a presence or absence of one Identify contamination and / or color deterioration in the area of a color transition caused by soiling.
  • processing data are used according to the invention which reproduce or describe properties of picture elements which, combined according to their position, yield an image of the section.
  • the processing data represents the color coordinate values in a predetermined color space for picture elements in the predetermined portion of the document of value depending on the position of the picture elements corresponding to the area sections on the document of value.
  • the method it is sufficient for the method to examine only a predefined section of a value document, but preferably several sections or the entire value document are examined.
  • the section basically only needs to be one-dimensional or strip-shaped, so that the picture elements form only one row or column. Preferably, however, a two-dimensional image of a sheet portion is detected.
  • the color coordinate values can be generated in any manner.
  • images can be acquired simultaneously or sequentially in a plurality of spectral ranges, preferably as a function of the color space used.
  • the images can be captured simultaneously for the entire section.
  • the color coordinate values can be obtained either directly or after transformation of other acquired image data by using suitable detection means.
  • color coordinate values and position can take place in very different ways and in particular also depending on the way in which the color coordinate values are acquired.
  • the color coordinate values and the position of the pixel on the value document representing position coordinate values in a suitable coordinate system can be used as processing data for each picture element.
  • pictures whose picture elements are detected in rows and columns in matrix form, for example, and linearly stored according to their order in passing successive lines or columns it is also possible only the position in the order of data for the color coordinate values indicating the position on the page Value document to use. Further possibilities for the assignment are known to the person skilled in the art.
  • Color transitions and, in particular, color-related or color-wear-related color transitions are detected in the method by comparing the color coordinate values or the corresponding processing data with the color reference distribution.
  • the color reference distribution as well as the corresponding reference positions are specified for a specific value document type.
  • the type can be predetermined, for example, by the type of currency and the denomination of the banknote.
  • the value document to be examined possesses a given value document type, which, however, need not necessarily be known before the examination. The examination can then be done with color reference distributions for different value document types.
  • the type of the document of value to be examined is determined beforehand, for example using methods known to those skilled in the art, so that only a comparison with the color reference distribution of the identified document of value type needs to be made.
  • the color reference distribution is based on value documents of the given type. However, it does not necessarily require the state of a value document of the given type when new, i. to reproduce accurately after manufacture and before use; Rather, it may also take into account tolerances caused by commonly occurring contaminants and / or color abrasions that are not considered annoying. Only a color reference distribution is then used that allows for certain deviations from an ideal state. However, it is also possible to consider the occurrence of permissible stains and / or color abrasions by the criterion when color coordinate values correspond to the color reference distribution.
  • a distribution of color coordinate values can be understood in particular to mean that the color coordinate values can lie within a predetermined volume of the color space that defines the distribution.
  • the color reference distribution is given by at least one predetermined closed reference surface in the color space, which is given by at least one predetermined for the value document type linear distance in the color space and a predetermined distance of the points of the reference surface of at least one linear distance is.
  • the reference surface therefore encloses a region of the color space in which color coordinate values of picture elements corresponding to a color transition, which on one as still acceptable or not considered dirty value document occurs in the examined section.
  • the reference surface can be given by only a linear distance. However, it is also possible that the reference surface is given by a plurality of distances whose distance from each other may be greater or preferably smaller than the predetermined distance.
  • the reference surface may be defined by a polygon in conjunction with the predetermined distance, so that even complicated, predetermined for a value document type color transitions, for example, between three colors, can be reproduced and recognized.
  • the advantage of this type of comparison and in particular the representation of the reference surface has the advantage that a check as to whether a color value coordinate values correspond to the color reference distribution can be carried out very quickly and easily, since the geometric structure in the color space is very simple.
  • the method can in particular be carried out automatically by means of a corresponding device.
  • the evaluation device can be designed as any analog, mixed analog-digital or purely digital circuit. It is also possible that this alone comprises a so-called "field programmable gate array" (FPGA), which has the advantage that corresponding components can be adapted solely by preprogramming for the method to be performed, but in the implementation operate as a digital circuit , In this way, the production costs can be kept low for small batches.
  • FPGA field programmable gate array
  • the evaluation device has at least one processor and a memory in which an inventive computer program executable by the processor or a program or computer program for carrying out the method according to the invention is stored.
  • a computer program for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type with instructions for at least one processor, in the execution of which the processor executes the method according to the invention and in particular the basis of processing data representing color coordinate values of picture elements in a color space depending on the position of the respective portions corresponding to the picture elements in the portion of the value document, and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values in the color space in dependence on a type of value documents of reference documents on a value document of the value document type, determines for each of the picture elements whether the color coordinate values associated with the picture element are in the color space of the color reference distribution speak, wherein the color reference distribution is given by a predetermined closed reference surface in the color space, which by at least one given for the value document type linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance is, the positions of the pixels whose color coordinate values were determined according to the color
  • Such a computer program may in particular be stored in the memory of the device.
  • Another object of the invention is a disk on which a computer program according to the invention is stored.
  • a data carrier are in particular optical media such as CD or DVD, magneto-optical media, magnetic media such as hard disks and semiconductor memory, such as EEPROMs or flash memory into consideration, the content can be accessed by a corresponding device of a computer.
  • processor in the context of the invention means any processor, for example a microcontroller or a general-purpose processor or a digital signal processor, or a combination with a general-purpose processor and / or a signal processor and / or a microcontroller and / or an FPGA.
  • the computer program is then designed according to the existing processor.
  • the Evaluation have at least one FPGA, which is programmed so that at least parts of the method according to the invention by the FPGA can be performed.
  • the execution speed of the computer program can be increased, since an FPGA may possibly have a higher execution speed for certain operations than a general purpose or signal processor.
  • the use of a programmable evaluation device has the advantage that the device can be easily adapted to new types of value documents.
  • the check as to whether the color coordinate values for the picture elements correspond to the color reference distribution can, in principle, be done in any desired manner. In the method, however, it is preferable that, for checking whether color coordinate values for a picture element correspond to the color reference distribution, it is checked whether a point corresponding to the color coordinate values in the color space is inside or outside the reference surface.
  • the instructions are preferably such that, when executed, the processor checks to see whether color coordinate values for a picture element correspond to the color reference distribution, checks whether a point corresponding to the color coordinate values lies in the color space inside or outside the reference surface. Only one of the alternatives need be checked, since the fact that the point lies within the reference surface, which is also understood to lie on the reference surface, implies that it is not outside and vice versa. Such an examination can be carried out very quickly.
  • the reference surface can be specified in any desired manner, for example by interpolation points or an approximation by one- or multi-dimensional splines or a sum of orthogonal functions.
  • a value is determined which determines the distance of the point corresponding to the color coordinate values from the color coordinates at least one route plays.
  • the instructions are then preferably given in such a way that the processor determines a value when it is executed to check whether a point corresponding to the color coordinate values lies inside or outside the reference surface, or if the color coordinate values associated with the respective pixel correspond to the color reference distribution, which represents the distance of the point corresponding to the color coordinate values from the at least one path.
  • a determination can be made very quickly.
  • only a small amount of memory space is required to display the color reference distribution or the reference area.
  • the distance in the metric of the color space can be used as the distance, preferably the Euclidean distance.
  • the determined value only needs to reproduce the distance; Namely, the determination of the distance usually requires complicated or slow operations such as dragging a root, so that when using, for example, the distance square as a value representing the distance, the execution of the program can be greatly accelerated.
  • the criteria for color coordinate values for a picture element of the color reference distribution of at least one of the lines may be a distance smaller than the predetermined distance.
  • a criterion for the maximum permissible distance can then be decided for the respective color space point, whether he is the Reference distribution corresponds. It can then be marked or saved accordingly.
  • any color spaces can be used in the method.
  • color spaces with at least three dimensions are used, but it is also possible to use even higher-dimensional color spaces.
  • a color space specific to the sensor device used to acquire the processing data may be used.
  • the color space can also be understood as any other space in which points are assigned by a bijective transformation respectively corresponding points in another color space.
  • the color space used can be, for example, the RGB or the HSI color space.
  • a device-independently defined color space is used as the color space.
  • the instructions are then preferably given in such a way that the processor uses a device-independently defined color space as its color space when executed.
  • a normalized color space such as the CIE XYZ color space can be used as color space, for example.
  • a color space which is linearized with respect to the perception of color differences by humans is preferably used as the color space.
  • the instructions are then preferred in such a way that when executed as a color space, the processor uses a color space that is linearized with respect to the perception of color differences by humans.
  • the coordinates of the color space are chosen so that visual perceived by human observer distances between colors are approximately proportional to the distances between the colors in the color space.
  • the color space used may be, for example, a color space such as the CIE L * a * b color space in one of the known variants, the Hunter Lab color space or the CIE L * u * v color space.
  • a color space such as the CIE L * a * b color space in one of the known variants, the Hunter Lab color space or the CIE L * u * v color space.
  • the given distance be given as a function of a minimum distance of two color coordinate values in the color space for colors from a given viewer under given viewing conditions can still be recognized as different.
  • the instructions are given so that in their execution by the processor the distance is given as a function of a minimum distance of two color coordinate values in the color space for colors that can be recognized as different by a given viewer under predetermined viewing conditions .
  • a fictive observer may in particular be considered whose perception is given by an average value via the perception properties of a plurality of real people is.
  • the color reference distribution and the above criterion may be selected such that color coordinate values for a picture element are considered corresponding to the color reference distribution when the distance in the color space is from the at least one of the distances at least one of a plurality of distances is less than a value that is the sum of the predetermined distance and a value ⁇ E that is between 1 and 2, depending on the severity of the required distinction. If color deviations due to production fluctuations are also to be taken into account, the value can also be selected larger.
  • the same predetermined distance can be used for different value document types.
  • the distance is predetermined as a function of the value document type.
  • the instructions are preferably given in such a way that, when executed by the processor, the distance is predetermined as a function of the value-document type.
  • This embodiment has the advantage that for different value document types respectively different criteria for the permissible contamination and / or color wear can be defined, whereby the assessment of the state of the value documents can be improved.
  • the type of value document to be examined can be entered manually into the device or automatically determined by a machine with which the device is coupled.
  • image data which has been directly detected and possibly transformed into the color space used can be used as processing data in the method.
  • the formation the processing data are used image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the positions can be determined, and the processing data for a picture element are detected using low-pass filtering of the image data.
  • the instructions are then preferably such that the processor, when executing it to form the processing data, uses image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the locations are determinable and the processing data for a pixel using a Low pass filtering of the image data determined.
  • This embodiment has for many types of value documents with very fine patterns, especially banknotes, the advantage that due to the fine patterning color transitions need not be taken into account in the investigation, which the detection of dirt and / or Farbab makeupen, which is usually a large area , in particular on an area greater than 0.5 mm 2 , occur, relieved.
  • the spatial resolution ie the number of pixels per mapped area, reduced.
  • the device may preferably be combined with a sensor for acquiring image data from pixels.
  • the invention therefore also provides an examination device with a sensor for acquiring image data of pixels which correspond to regions in a section of a value document, and a detection device according to the invention which is connected to the sensor for transmitting the image data.
  • image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the positions can be obtained can be used and the processing data for one pixel are formed by using the image data of at least two pixels.
  • the instructions may be such that the processor, when executing it to form the processing data, uses image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the locations are determinable and the processing data for a pixel using the Forms image data of at least two pixels.
  • the image data of the at least two pixels corresponding to the same area of the value document as the pixel may be used for local low-pass filtering, for example to form an optionally weighted average.
  • Such a local low-pass filtering can often be carried out much faster than a non-local low-pass filtering, as it can be carried out, for example, in the spatial frequency space.
  • more than two pixels are used, more preferably at least the next adjacent pixels.
  • the color coordinate values or picture elements corresponding to the color reference distribution are determined, their position, which can be more accurately understood as the position of the area section corresponding to the picture elements on the banknote, is compared with reference positions for them. As a result, it can be determined whether the recognized color transition is at a predetermined location.
  • the position of a document of value examined can vary in general relative to the sensor used to acquire the image data, before or during the comparison of the layers, a transformation of the layers of the picture elements or of the reference layers can take place, so that a better matching of the layers with the reference layers is achieved becomes.
  • the reference positions can be given for example by corresponding position coordinate values. In this case, it can be checked for comparison whether the positions determined lie within a predetermined distance from these reference positions.
  • the reference layers are given by a, preferably two-dimensional, area. For comparison, it then only needs to be determined whether the layers of the picture elements lie within the area.
  • the result of the comparison may be that the picture elements whose color coordinates correspond to the reference distribution and whose positions correspond to the reference distribution are determined.
  • the method determines whether presence or absence of fouling and / or color degradation in the area of the color transition is detected. In principle, any criteria can be used for this purpose.
  • the criterion for a permissible state of the value document is a criterion which is dependent on the number of picture elements which have been determined to correspond to the predetermined color transition and / or the number of picture elements which were not correspondingly determined for this color transition. For example, a maximum number of picture elements may be specified which do not correspond to the predetermined color transition.
  • the criterion, in particular also the number, can be predetermined depending on the value document type.
  • Another object of the invention is a device for processing documents of value with an examination device according to the invention.
  • the subject matter of the invention is a method for determining a reference surface for a method according to the invention for detecting soiling and / or color wear, in which for a given number of value documents of a predetermined value document type respectively associated processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space in dependence from the position of the areas corresponding in each case to the picture elements in the section of the value document, in which averages over the color coordinates reproducing first components and correlations between the color coordinates representing components of a matrix in the color space or another color space are determined from the processing data; in which directional data, which determine the eigenvectors associated with the two largest eigenvalues of the matrix, are determined, in the case of the data defining the linear distance from the directional data be determined so that the center of the route is determined by the average values, the direction of the route by the direction of the first eigenvector, and in which the length of the route and the predetermined distance from the route in dependence on the largest eigenvalue or the second largest Eigenvalue or
  • This method makes it possible to easily determine the reference area or the data defining it.
  • value documents of a given type can be specified. Further, at least the portion of the value documents is specified, which later in the recognition of soiling and / or paint wear is also used.
  • the components of the correlation matrix can be determined and used.
  • the detected color coordinate values can be used as processing data or part of the processing data for the determination of the eigenvalues.
  • processing data used to determine the averaging components and correlations between color coordinate reproducing components may be color coordinates in a Lab color space.
  • the data defining the reference surface can basically be stored for the color space used to determine it.
  • the data defining the reference surface is stored transformed into values valid for the color space, which is later also used for the detection of soiling and / or color wear.
  • the color space can also be at least one dimension for non-visible optical radiation, for example IR radiation in a predetermined wavelength range, and then, for example, be four-dimensional.
  • Fig. 1 shows a device 10 for determining a state of documents of value, in the example a banknote processing device, which serves among other things for determining the state of value documents 12 in the form of banknotes.
  • the device 10 has an input pocket 14 for input of value documents 12 to be processed, a singulator 16, which can access value documents 12 in the input tray 14, a transport device 18 with a switch 20, and after the switch 20 an output tray 26 and a Shredder 28 for the destruction of banknotes.
  • a sensor assembly 24 is disposed in front of the switch 20 and after the singler 16, which serves to detect characteristics of individually supplied value documents 12 and formation of the characteristics reproducing sensor signals.
  • a control and evaluation device 30 is connected at least to the sensor arrangement 24 and the switch 20 via signal connections and is used to evaluate sensor signals of the sensor arrangement 24 and control at least the switch 20 as a function of the result of the evaluation of the sensor signals.
  • the sensor arrangement 24 comprises at least one sensor for this purpose;
  • three sensors are provided, namely a first sensor 32, in the example an optical sensor for detecting color properties, which detects optical radiation reflected from the value document second sensor 34, in the example also an optical sensor for detecting special spectral security features of the value documents, which also detects the optical document remitted optical radiation, and a third sensor 36, in the example an acoustic sensor, more precisely an ultrasonic sensor, which originates from the document of value, in particular detected by a value document transmitted, ultrasonic signals detected.
  • the sensors 32, 34 and 36 acquire, according to their function, properties of scanning ranges determined by the relative position of the sensors to the value document on the value document, wherein the corresponding sensor signals are formed.
  • Each of the sensors can have a different spatial resolution, i. the size and distribution of the detected scan areas on the value document may vary depending on the particular sensor and the transport speed used.
  • Each of the scanning areas is assigned a location which reproduces the position of the scanning areas for the respective sensor relative to one another and / or relative to the value document.
  • At least one characteristic of at least one scanning region and / or at least one value document characteristic are determined by the control alignment 30 in a sensor signal evaluation, which are relevant for checking the bank notes with respect to their state , Preferably, several of these properties are determined. Furthermore, the authenticity of the value documents is checked by means of the signals of the sensor 34.
  • the value document properties characterize the state of the value documents, in this example the state of the banknotes with regard to the marketability or fitness for circulation, ie the suitability continues to be used as a means of payment to be able to.
  • Corresponding value-document properties in this example are, in particular, the presence of soiling and / or color abrasions or stains and the presence of cracks, adhesive strips, dog-ears and / or holes, and / or the absence of components of the value documents. These value-document properties can be determined as a function of sensor signals of only one of the sensors 32 or 34 or at least two of the sensors.
  • control and evaluation device 30 has, in addition to corresponding interfaces for the sensors, a processor 38 and a memory 40 connected to the processor 38 in which at least one computer program with program code is stored, in the execution of which the processor 38 controls the device or the sensor signals, in particular for determining a total state of a tested value document, evaluates and corresponding to the evaluation, the transport device 18 controls.
  • control and evaluation device 30, or more precisely the processor 38 therein after determining the value document properties, can check a criterion for the overall state of the value document into which at least one of the value document properties is received or which depends on at least one of the value document properties.
  • further reference data for determining a still permissible state of the value document which are predefined and stored in the memory 40, can enter into the criterion.
  • the overall state can be given for example by two categories "still fit for use” or "marketable” or "to be destroyed”.
  • the control and evaluation device 30 in particular the processor 38 therein the transport means 18, more precisely the switch 20, so that the tested Value document according to its determined overall state for storage in the output tray 26 or for destruction to the shredder 28 is transported.
  • For processing documents of value 12 are separated from the singler 16 in the input tray 14 as a stack or individually inserted value documents 12 and occasionally the transport device 18 which supplies the isolated value documents 12 of the sensor assembly 24. This detects at least one property of the value documents 12, wherein sensor signals are formed, which reflect the property of the value document.
  • the control and evaluation device 30 detects the sensor signals, determined in dependence on these a state and the authenticity of the respective value document and controls depending on the result, the switch 20 so that, for example, still usable value documents the output tray 26 and shredded documents of value to the shredder 28 are fed to destruction.
  • Adhesive strips on the value documents 12 can be detected, for example, by means of the sensor 36.
  • the control and evaluation device 30 can determine, for example, the number of adhesive strips or the total length or total area of the adhesive strips from the sensor signals of the sensor 36.
  • the control and evaluation device 30 uses the criterion already mentioned, into which at least one of the properties can enter.
  • the individual values can be linked, for example, in a criterion, for example by means of a linear combination.
  • the control and evaluation device 30 compares the linear combination to determine the overall state of the banknotes the properties characterizing the state of the banknotes with a predetermined value and, for example, decides whether the state of the banknotes is good or bad, ie whether they are fit or not.
  • the sensor 32 which serves for the spatially resolved detection of colors of the value documents 12, is in the FIGS. 2 and 3 shown in more detail. It is described only briefly below, a detailed description can be found in the filed by the Applicant patent application WO2006 / 018283 , the contents of which are hereby incorporated by reference into the description.
  • the sensor 32 is designed as a line sensor to which a document of value is transported at a constant speed in order to acquire an image. During the pre-transport, the sensor 32 acquires line images that, when combined in accordance with the acquisition order, yield a two-dimensional image of the value document.
  • the sensor 32 has a light source 42 for illuminating a value document 12 with optical radiation 44 in the visible wavelength range, preferably white light.
  • optical radiation 44 in the visible wavelength range, preferably white light.
  • an optional condenser optics (not shown in the figures) for bundling the emitted illumination radiation 44 is arranged.
  • a color detection device 46 is provided for detecting the optical radiation remitted by the value document 12, also referred to below as detection radiation.
  • the color detection device 46 has along a detection beam path provided for limiting the field of view, an entrance slit forming aperture 48 and a field of self-focusing lenses 50, from the in Fig. 2 by way of example only one row is shown, of which in turn only the outermost lens can be seen.
  • the self-focusing lenses 50 direct the detection radiation onto a spatially spectral dispersing device 52, which decomposes the optical radiation into spectral components which propagate along different spatial directions according to their spectral composition.
  • a detection optics (not shown in the figures for clarity) focuses the spectral components on a spatially resolving detection device 54 having a plurality of lines 56, 58 and 60 of detection elements aligned parallel to the direction of the entrance slit and corresponding to the number of colors to be detected are referred to as detector lines which detect the intensity of the spectral components along a respective line and form corresponding detection signals.
  • the aperture 48 arranged in the vicinity of the document of value 12 to be tested preferably forms an entrance slit with a gap width between 0.1 and 0.2 mm and a typical length corresponding to an expected width of the value documents, in the example of banknotes between 10 and 200 mm, preferably at about 100 mm.
  • Self-focusing lenses 50 are generally cylindrical optical elements made of a material having a refractive index that parabolically decreases from the optical axis of the cylinder toward the cladding thereof. By the use of such lenses 50 is independent of the distance between value document and image and achieved adjustment-free 1: 1 mapping of the examined portion of the value document 12 to the dispersing device 52.
  • the dispersing means 52 for example, a diffractive element such as an optical grating may be used. In this embodiment, however, a prism made of crown glass with a prism angle of about 60 ° is used.
  • the dispersing means 52 is arranged so that the spectral components are parallel to a plane that is, to a good approximation, orthogonal to the direction of the entrance slit.
  • the detection device 54 For detection of the spectral components, which is spatially resolved along a line, the detection device 54, which is used to generate image data which serves the colors of a document of value examined, is used with a color evaluation device 62, i. a device for the detection of dirt and / or Farbab makeupen in the range of color transitions according to a first preferred embodiment of the invention, connected, which is integrated in this example in the control and evaluation device 30, but this is not necessary.
  • the detection element lines 56, 58 and 60 are on a common, for the sake of clarity only in Fig. 3 shown carrier 63 attached.
  • the extents of the detection element lines 56, 58 and 60 are constant.
  • the width of the detection elements of a line, ie the extension in the direction of the line, and their distance in the direction of the line are in each case the same and predetermined by the required resolution, in the example about 0.2 mm for a resolution of 125 dpi.
  • the detector lines 56, 58 and 60 differ in the height h of the detection elements of the respective line, ie their extent orthogonal to the direction of the line (cf. Fig. 3 ).
  • the detection elements of different lines receive different width spectral ranges according to their height, so that the sensitivity spectrum of the detection device 54 is influenced accordingly.
  • the distances d of the detector lines 56, 58 and 60 can differ from one another.
  • the heights of the detection elements and the distances of the detector lines in the direction of the spatial fanning of the spectral components, ie transversely to the direction of the lines are chosen so that a detection is at least approximately close to that of the color perception of man or that the detected spectrum at least approximately adapted to the color perception of the human eye.
  • the individual detector rows can be based on silicon, for example.
  • the detector lines 56, 58 and 60 must have a comparatively high level for approximating the color perception of the human eye to detect spectral components from the "blue” and “infrared” spectral regions, since silicon is less sensitive to these wavelength ranges than to other wavelength ranges ,
  • Further approximation to human color perception can be achieved by weighting the detected spectral components depending on or independently of the geometry of the detector lines 56, 58 and 60 in the color evaluator 62.
  • the spectral components can in particular be weighted individually depending on their intensities by means of multiplicative weighting factors, the weighting factors being dependent of the spectrum that should be approximated. In this case, for example, it is found in a silicon detector that the spectral component in the "red" spectral range has an overall intensity value list, but the value should be I soll . Then, for calibration, the weighting factor is initially set to convert a detected intensity value to a calibrated value using the weighting factor. This adjustment is made for all spectral components to be detected in the calibration of the overall device.
  • the color evaluator 62 can generate from the detection signals of the detector lines 56, 58 and 60, image data which can be used to a good approximation as color coordinates in the standard CIE XYZ color space.
  • intensity data are recorded at constant time intervals with the detection element lines 56, 58 and 60 with spatial and color resolution.
  • the intensity data represents image data describing the properties of pixels of a line image representing the line-shaped area of the value document 12 detected by the color detector 46.
  • the device 62 which, as already explained, is integrated in the control and evaluation device 30.
  • the device 62 To detect color transitions in the memory 40 is a computer program stored in the execution by the processor 38, the below-described, in Fig. 7 illustrated method is performed.
  • the processor 38 forms, with a corresponding software module of the computer program, an interface for the acquisition of processing data, which is not explicitly shown in the figures.
  • banknote 64 has an image area 65 that has areas of different colors.
  • a section 66 on which there is a color transition from a first color, a deep purple, to a second color, a bright yellow, is located on the genuine banknote 64 of a given type of banknotes assumed to be fresh in print.
  • Fig. 5 Part of the color transition is shown again in using black dots to illustrate the deep purple proportions.
  • each of the picture elements can have color coordinate values or a color point represented by them in a color space, in this example the CIE L * a * b color space color space defined as device-independent, which is linearized in relation to the perception of color differences by humans, and a corresponding location or a corresponding position on the value document 12 are assigned.
  • the color points are in a very good approximation on a path 70 that connects two endpoints T 1 and T 2 that correspond to the colors between which the transition occurs.
  • a feature portion of the color space may be indicated by the distance 70, more precisely its endpoints, and a smallest distance ⁇ e chosen such that the distance of the predetermined points from the distance is not greater than the smallest distance.
  • the distance and the smallest distance ⁇ e define a closed area in the color space.
  • the detected color points will not lie within the area and in particular exactly on the route 70, but have a certain distance from the same. If the distance is only small, a human being will observe no or only a very small deviation from a fresh banknote when viewing the banknote.
  • the criterion can be used that a detected color point does not represent a relevant deviation in the color space if its distance from the distance 70 is less than a predetermined maximum distance ⁇ E, in the example a maximum distance of 2.
  • the maximum distance is smaller than ⁇ e, which in this embodiment need not be calculated in the recognition, but plays only a role for the choice of ⁇ E.
  • the maximum distance ⁇ E can also be determined as the sum of ⁇ e and a further value which describes a minimum distance of two color points in the color space, which the observer just recognizes as being different.
  • a color reference distribution for the color points or the corresponding color coordinate values of the given section is defined for a fresh printing document or a freshly printed banknote of a given type. This is given by a closed reference surface 72, which may be given by the maximum distance and the distance, for example by the end points and whose points in particular have exactly the maximum distance from the distance 70. Color points lying within or on the reference surface 72 correspond to the color reference distribution, others not.
  • the picture elements corresponding to the color dots corresponding to the color reference distribution are also distributed in the section of the banknote corresponding to reference positions predetermined for the given banknote type.
  • the distance of the color point from the distance to be used is the smaller of the two distances of the color point from the end points T 1 and T 2 of the distance.
  • ⁇ E denotes the maximum distance
  • a color point corresponds to the color reference distribution if the criterion for the maximum permissible distance D 2 ⁇ ( ⁇ E) 2 is fulfilled.
  • step S10 first, an image of the portion of the value document is acquired.
  • the value document is moved past the color detection device 46, in particular the detection device 54, with a transport speed constant in the example; during this movement image data are recorded in dependence on the transport speed at predetermined time intervals by means of the detector lines or detection element lines 56, 58 and 60, which reproduce colors of pixels corresponding to the respective detector line, which, when arranged in the order of their acquisition, form an image of the examined section of the image Play the value document.
  • the image data for a pixel thus comprise the color values, in the example the color coordinate values in the CIE-XYZ color space, as well as the location or the position of the pixel on the banknote.
  • This image data is then subjected to low-pass filtering in step S12.
  • the values of each of the color coordinates are replaced by the average of the values of the respective color coordinates over the selected pixel and pixels at a predetermined averaging distance.
  • the values of each of the color coordinates may be replaced by the average of the values of the respective color coordinate over the pixels in a square centered on the selected pixel.
  • the side length of the square is set in units of the length of the pixel edges and is in the example at least 5 pixels.
  • step S14 the low pass filtered image data of the pixels in processing data from the pixels, i. identical areas of the image, corresponding pixels are transformed by the color coordinate values are transformed in the image data according to known formulas in the color space CIE L * a * b.
  • these color coordinate values correspond to a color point in the color space.
  • the CIE L * a * b color space is characterized by the fact that distances between color points in this color space at least approximately reflect human-perceived, quantified differences between colors.
  • the processing data further includes the location of the pixel on the bill.
  • a type of the examined value document is determined based on the image data of the pixels by known methods; an example of such a procedure is in DE 100 45 360 A1 described. This determined type is used to specify the color reference distribution and the reference positions.
  • the memory 40 of the control and evaluation device 30 is a list of banknote types comprising different denominations for at least one currency area, with data on corresponding color reference distributions given by the color coordinate values of endpoints of links in the CIE-L * a * b color space and the maximum distance .DELTA.E, and corresponding reference positions are stored.
  • step S18 it is checked for which picture elements located in the predetermined section the color coordinate values in the processing data and the corresponding color points of the color reference distribution respectively correspond to the banknote type determined in step S16.
  • the squares of the distances of the color dots from the respective distance are determined and compared with the square of the maximum distance. If a color point or the corresponding picture element is smaller than the square of the maximum distance, it is correspondingly marked as corresponding to the color reference distribution.
  • step S20 it is checked whether the picture elements corresponding to the color reference distribution are at locations on the banknote or in the section corresponding to a spatial distribution predetermined by the color reference distribution, given by reference positions.
  • the example examines in more detail which of the locations lie within a given range. Pixels corresponding to the color reference distribution whose locations do not correspond to the location distribution and pixels not corresponding to the color reference distribution are then marked as color deviations.
  • the reference positions are given by position coordinates in the section.
  • a position of a picture element corresponds to one of the reference positions if its Euclidean distance is smaller than a predetermined maximum distance in the position space, which can be selected, for example, as a function of the expected accuracy of the orientation of the color detection device to the value document.
  • step S22 it is decided on the basis of a predetermined criterion for the picture elements not corresponding to the color reference distribution whether or not the value document is to be classified as unsoiled.
  • a predetermined criterion for the picture elements not corresponding to the color reference distribution whether or not the value document is to be classified as unsoiled.
  • the number of picture elements marked as color deviation is compared with a maximum number N given for the value document type.
  • control and evaluation device 36 controls the switch 20 so that the value document is fed to the shredder 26. Otherwise, the control and evaluation device 36 controls the switch 20 so that the value document is transported to the tray 26.
  • the RGB color space is chosen as the color space instead of the CIE-L * a * b color space.
  • Fig. 8 is the distribution of the color space points in Fig. 6 shown color transition shown. As can easily be seen, this results in a very good approximation by a straight line or a stretch.
  • a third preferred embodiment differs from the first embodiment only in that more complicated color transitions can be checked.
  • FIG. 9 An example of such a complicated color reference distribution for a more complicated color transition, here between three colors, is in Fig. 9 illustrated.
  • the color transition corresponds to a color reference distribution that can be represented by a reference surface 74.
  • the reference surface can itself be represented by two distances 76 and 76 'and a maximum distance ⁇ E.
  • the color points of the reference surface are given by all color points whose distance from the two distances calculated by the above-described method is smaller than the maximum distance.
  • the corresponding method differs from the method of the first embodiment only in that in step S18 now the last-mentioned distance determination is performed.
  • not every pixel is assigned a picture element, so that the local resolution is reduced in the course of the low-pass filtering becomes.
  • the reduction can be made so that only half as many picture elements are formed as pixels are present.
  • color detection means are used, as for example in the WO2006 / 018283 are described.
  • conventional color sensors with color filters can also be used.
  • the image data can be obtained by relative movement of color detection device and value document, that is, for example, by movement of the color detection device.
  • inventions may differ from the above-described embodiments in that the value document type, in the example the currency and denomination of a banknote being examined, is determined by detecting geometric dimensions of the banknote and comparing with predetermined dimensions.
  • the value document type in the example the currency and denomination of a banknote being examined
  • the value document type is determined by detecting geometric dimensions of the banknote and comparing with predetermined dimensions.
  • any other method is suitable.
  • control and evaluation device 30 is designed to read in data representing the value document type in step S16. This is useful, for example, if only value documents of a given value document type are processed.
  • the determination of the value document type can be completely omitted if the value-document processing device is designed or used for processing value documents of only one type.
  • the reference area or the data defining this can be determined as follows by means of a correspondingly programmed data processing device, which or its processor carries out the calculation steps.
  • the largest possible number of value documents of the same value document type in this example banknotes of the same denomination but different degree of soiling and / or color depreciation, are specified.
  • the degree of soiling or color wear thereby preferably varies between "new" that is to say fresh from the press and without dirt and heavily soiled and / or worn, ie. a level of fouling or color deterioration which is considered just acceptable, for example by the institute examining the value documents in circulation, such as a central bank.
  • the steps S10 to S14 are performed for the predetermined value documents and stored the predetermined portion of a respective value document.
  • color space coordinates are to be understood as simplifying the description of the method as coordinates of a three-dimensional vector.
  • a mean vector is then determined as the mean value of the vectors and stored. From the vectors corresponding to the processing data, the mean vector is subtracted so that the resulting shifted vectors have the zero vector as an average.
  • the correlation matrix for the shifted processing data is determined, which is a 3x3 matrix according to the dimension of the vectors.
  • the two largest eigenvalues and their respective orthogonal eigenvectors of this matrix are determined.
  • the coordinates of the distance determining the reference surface are determined by first of all bringing the eigenvector to the largest eigenvalue by multiplication by a corresponding scalar factor, which is determined by the largest eigenvalue.
  • the scalar factor is determined so that the square of the length is twice the largest eigenvalue.
  • the resulting vector is shifted so that the shift performed prior to the formation of the correlation matrix is canceled.
  • the coordinates of the start and end points of the resulting vector are then the coordinates of the endpoints of the searched route.
  • the square of the distance in the direction orthogonal to the distance is given by the second largest eigenvalue.
  • Another variant of the method differs from the method just described in that instead of the correlation matrix, the covariance matrix is used. The eigenvalues must then be scaled accordingly.
  • the determination of the eigenvalues and eigenvectors can be obtained, for example, by means of a singular value decomposition.
  • NIPALS Networkar Iterative Partial Least Squares
  • the determination of the length of the distance and of the predetermined distance can then be carried out in each case in a space which corresponds to the straight line through the path or to a subarray orthogonal to the straight line which has one dimension less than the color space.
  • Another embodiment differs from the first embodiment in that the color space now includes a further dimension for the intensity of non-visible optical radiation in a predetermined wavelength range, in the example in the infrared.
  • the color space therefore includes the usual CIE XYZ dimensions and another IR dimension.
  • Each picture element is therefore assigned not only the three coordinates for the (visible) colors, but also an additional coordinate for the intensity of the IR radiation in the given area.
  • the described methods are now carried out in the four-dimensional space.
  • the described transformations of the subspace for the (visible) colors can also be carried out according to the transformations of the color space in the first embodiment, wherein the additional dimension or the corresponding additional coordinate can be left invariant.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzung im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm.The present invention relates to a method for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document, a device for carrying out the method, a computer program for carrying out the method and a data carrier with the computer program.

Unter Wertdokumenten werden im Rahmen der Erfindung karten- oder blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks, Aktien und insbesondere Banknoten.Under value documents are understood in the context of the invention card or sheet-shaped objects that represent, for example, a monetary value or an authorization and therefore should not be arbitrarily produced by unauthorized persons. They therefore have features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose presence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency. Important examples of such value documents are chip cards, coupons, vouchers, checks, stocks and in particular banknotes.

Wertdokumente werden typischerweise aus gestalterischen Gründen, zur Unterscheidbarkeit und zum Schutz gegen einfache Fälschungen mit einer Farbgestaltung, beispielsweise mehr oder weniger komplexen Farbmustern und/oder farbigen Abbildungen und/oder Zeichen und/oder Zeichenkombinationen, ausgestattet.Value documents are typically provided with color design, for example more or less complex color patterns and / or color illustrations and / or characters and / or character combinations, for reasons of design, distinctness and protection against simple forgeries.

Bei Gebrauch der Wertdokumente können diese verschmutzt werden. Unter einer Verschmutzung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine durch Auf- oder Einbringen von Stoffen auf bzw. in Wertdokumente oder durch Bestrahlung der Wertdokumente mit elektromagnetischer Strahlung bewirkte Änderung der Farbgestaltung des Wertdokuments verstanden. Insbesondere können Wertdokumente als Verschmutzungen Flecken, beispielsweise entstanden durch das beabsichtigte oder unbeabsichtigte Aufbringen von farbigen oder farbverändernden Flüssigkeiten, oder farbige Markierungen aufweisen.When using the value documents, they can be contaminated. In the context of the present invention, a contamination is understood to mean, in particular, a change in the color design of the value document caused by the introduction or introduction of substances onto or in value documents or by irradiation of the value documents with electromagnetic radiation. In particular, value documents can be considered as soiling Spots, for example, caused by the intentional or unintentional application of colored or color-changing liquids, or have colored markings.

Darüber hinaus können auch Farbabnutzungen auftreten. Unter Farbabnutzungen werden im Folgenden insbesondere Farbänderungen durch Ausbleichen, Abtrag von Druckfarbe und/oder Auswaschen von Farbe mittels Wasser oder anderen Lösemitteln für Farben des Wertdokuments verstanden. Solche Farbabnutzungen können insbesondere bei Banknoten mit Polymersubstraten auftreten, wenn Druckfarben, mit denen die Banknoten bedruckt sind, nicht hinreichend stabil auf den Polymersubstraten haften.In addition, color abrasions can occur. In the following, color changes are understood in particular to mean color changes due to fading, removal of printing ink and / or washing out of paint by means of water or other solvents for colors of the value document. Such color abrasions can occur, in particular with banknotes with polymer substrates, if printing inks with which the banknotes are printed do not adhere with sufficient stability to the polymer substrates.

Um die Unterscheidbarkeit von Wertdokumenten und/oder die Erkennbarkeit der Wertdokumente in Bezug auf Echtheit für Benutzer, insbesondere auch ohne Zuhilfenahme von technischen Einrichtungen zu gewährleisten, ist es notwendig, verschmutzte Wertdokumente erkennen zu können. Bedingt durch die beispielsweise im Fall von Banknoten sehr große Zahl von im Umlauf befindlichen Wertdokumenten ist eine maschinelle bzw. automatische Erkennung wünschenswert.In order to ensure the distinctness of value documents and / or the recognizability of the value documents with regard to authenticity for users, in particular also without the aid of technical devices, it is necessary to be able to recognize soiled value documents. Due to the very large number of documents of value circulating in the case of banknotes, for example, automatic or automatic recognition is desirable.

Die automatische Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen mit vorzugsweise großer Geschwindigkeit wird jedoch dadurch erschwert, daß auf den Wertdokumenten Farbübergänge auftreten, die entweder der normalen-Farbgestaltung des Wertdokuments entsprechen oder aber durch Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verursacht sind, die nicht vollflächig über die gesamte Fläche des Wertdokuments verlaufen. Die Farbübergängen brauchen dabei nicht scharf, wie zum Beispiel im Bereich von Kanten eines Bildes auf einem Wertdokument, ausgebildet zu sein, sondern können auch über eine vorgegebene Strecke auf dem Wertdokument langsam erfolgen. Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen müssen daher erkannt werden.The automatic detection of soiling and / or Farbabnutzungen with preferably high speed, however, is complicated by the fact that occur on the value documents color transitions, which either the normal color design of the document of value or caused by dirt and / or Farbabnutzungen not over the entire surface of the entire area of the value document. The color transitions need not be sharp, such as in the range of edges of an image on a document of value, to be formed, but can also over a predetermined distance on the value document done slowly. Soiling and / or color wear must therefore be recognized.

In US 6,798,900 B1 sind ein Identifizierungsverfahren und eine Identifizierungsvorrichtung für Papierblätter beschreiben, die statistisch Informationen verarbeiten, die Charakteristika einer Banknote repräsentieren, diese zu einer geringeren Anzahl von Charakteristika verdichten, und die Echtheit der Banknote unter Verwendung dieser Charakteristika bestimmen. Das Verfahren zur Identifizierung eines Papierblatts umfaßt das getrennte Durchführen (a) eines Nachweisschritts und (b) eines Verarbeitungsschritts, die nachfolgend beschrieben werden, für eine echtes Papierblatt und ein zu prüfendes Papierblatt, die Ermittlung von Referenzdaten auf der Grundlage des Nachweisschritts und des Verarbeitungsschritts für das echte Papierblatt und die Ermittlung der Echtheit des Papierblatts durch den Vergleich der daraus ermittelten Daten mit den Referenzdaten. Die Identifizierungsvorrichtung für Papierblätter umfaßt signalerzeugende Einheiten, die eine Vielzahl von Muster-Signalen erzeugen, die auf eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften zu prüfen sind, die ein Muster repräsentieren, das in einem vorgegebenen Bereich auf das Papierblatt gedruckt ist. Sie umfaßt weiter eine Recheneinheit, eine Referenz-Daten-Speichereinheit eine Bestimmungseinheit.In US 6,798,900 B1 US 4,848,160 A are descriptive of a paper sheet identification method and apparatus that statistically process information, represent characteristics of a bill, compact it into a smaller number of characteristics, and determine the authenticity of the bill using those characteristics. The paper sheet identifying method comprises separately performing (a) a detecting step and (b) a processing step, which will be described below, for a genuine paper sheet and a paper sheet to be inspected, determining reference data based on the detecting step and the processing step for the true paper sheet and the determination of the authenticity of the paper sheet by comparing the data obtained with the reference data. The paper sheet identifying device includes signal generating units that generate a plurality of pattern signals to be checked for a plurality of physical characteristics representing a pattern printed in a predetermined area on the paper sheet. It further comprises a computing unit, a reference data storage unit a determination unit.

In EP 0 947 964 A1 ist beschrieben, daß zur Erkennung von Wertpapieren und/oder der Echtheitsprüfung der Echtheit von Wertpapieren aus mindestens einem flächenhaften Ausschnitt ein Zeilenvektor erzeugt wird, dessen Komponenten jeweils einen alle Abtastwerte einer Spalte des Ausschnitts berücksichtigenden Gesamtwert darstellen. Damit die Erkennung weitgehend lagenunabhängig erfolgen kann, wird zuerst festgestellt, in welchem von mehreren vorgegebenen Winkelbereichen die Winkelstellung des Wertpapiers liegt. Für den Mustervergleich wird ein dem ausgewählten Winkelbereich zugeordnetes Referenzmuster verwendet.In EP 0 947 964 A1 It is described that in order to identify securities and / or the authenticity check of the authenticity of securities from at least one areal detail, a line vector is generated whose components each represent a total value taking into account all the samples of a column of the section. So that the detection can be largely independent of location, it is first determined in which of several predetermined angular ranges the angular position of the security lies. For pattern matching, a reference pattern associated with the selected angle range is used.

In EP 0 718 808 A2 ist ein System zur Echtheitsprüfung von Dokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, beschrieben, bei dem ein zu prüfendes Dokument an einer Sensor-Station vorbeitransportiert wird, die ein digitales Farbbild des Dokuments bereitstellt, das in einem Speicher gespeichert wird und in Form von mehreren digitalen Bildern durch Beleuchtung des Dokuments mit Licht unterschiedlicher Farben gewonnen wurde. Das gespeicherte Farbbild wird unter Verwendung von beispielsweise "Template Matching" verarbeitet, um den Typ und die Ausrichtung des Dokuments zu bestimmen. Die Typ- und Ausrichtungsinformationen werden genutzt, um eine Vielzahl von Bereichen des digitalen Farbbildes für eine Farbintensitätsanalyse auszuwählen. Zum Beispiel kann ein statistisches Prüfverfahren verwendet werden, das gespeicherte Werte verwendet, die aus der Verarbeitung echter Dokumenten abgeleitet wurden. Dokumente unterschiedlicher Typen werden so in einheitlicher Art und Weise verarbeitet.In EP 0 718 808 A2 A system for authenticating documents, such as banknotes, checks, or the like, is described, in which a document to be inspected is transported past a sensor station which provides a digital color image of the document, which is stored in a memory and in the form of several digital images was obtained by illuminating the document with light of different colors. The stored color image is processed using, for example, template matching to determine the type and orientation of the document. The type and orientation information is used to select a plurality of regions of the digital color image for color intensity analysis. For example, a statistical test method may be used that uses stored values derived from the processing of real documents. Documents of different types are processed in a uniform way.

In EP 0 560 023 A1 ist eine Einrichtung zur Klassifizierung eines Musters, insbesondere von einer Banknote oder von einer Münze in Bezug auf den Wert und die Echtheit, beschrieben. Die Einrichtung weist ein Aufnahmesystem zur meßtechnischen Erfassung von Vektoren eines Prüflings, ein Vorverarbeitungssystem zur Transformation der gemessenen Vektoren in lokale Merkmalvektoren und ein lernendes Klassifizierungssystem zur Durchführung mehrerer Prüfungen auf. Eine erste Aktivität vergleicht in einer ersten Prüfung jeden der lokalen Merkmalvektoren mit einer vektoriellen Sollgröße. Nur wenn die erste Prüfung erfolgreich verläuft, verknüpft die erste Aktivität mit Hilfe von ersten Schätzungen, welche in einer Datenbasis abgespeichert sind, die lokalen Merkmalvektoren zu globalen Zeilen-Merkmalvektoren. In einer zweiten Prüfung vergleicht eine dritte Aktivität die globalen Zeilen-Merkmalvektoren mit entsprechenden Sollgrößen und berechnet, sofern die zweite Prüfung erfolgreich ist, einen einzigen globalen Flächen-Vektor, von dem eine vierte Aktivität in einer dritten Prüfung dessen Distanz nach Mahalanobis zu einem geschätzten Flächen-Vektor mit einem Sollwert vergleicht. Der Prüfling ist sicher klassifiziert, wenn alle drei Prüfungen erfolgreich verlaufen.In EP 0 560 023 A1 a device is described for classifying a pattern, in particular a banknote or a coin, in terms of value and authenticity. The apparatus comprises a recording system for metrological detection of vectors of a specimen, a preprocessing system for transforming the measured vectors into local feature vectors, and a learning classification system for performing a plurality of tests. A first activity compares each of the local feature vectors with a vectorial setpoint in a first test. Only when the first check succeeds does the first activity associate the local feature vectors to global row feature vectors using first estimates stored in a database. In a second test, a third activity compares the global row feature vectors with corresponding target sizes and, if the second check is successful, calculates a single global area vector, of which a fourth activity in a third check is its distance to Mahalanobis to an estimated area Vector compares to a setpoint. The examinee is safely classified if all three exams are successful.

In EP 0 280 435 A2 ist ein Überwachungssystem, insbesondere für den Einsatz mit Dokumentsortiergeräten, beschrieben, das eine Sensorgruppe umfaßt mit einem Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Merkmals eines Artikels und zur Erzeugung eines entsprechenden ersten Ausgangssignals und mit einem Detektor-Controller für die Anwendung mindestens eines Algorithmus eines vorgegebenen Satzes von Algorithmen auf das erste Ausgangssignal des Sensors in Verbindung mit dem Detektor-Controller zugeführten Daten, um eine oder mehrere zweite Ausgabe zu erzeugen. Ein Detektor-Prozessor, der den Sensorgruppen gemeinsam ist, liefert die Daten und die Algorithmusauswahlinformationen zu den Detektor-Controllern, um zu steuern, welcher der Algorithmen des Satzes von Algorithmen von dem Detektor-Controller angewendet wird, und um in Antwort auf das oder jedes zweite Ausgangssignal und Referenzdaten ein drittes Ausgangssignal zu erzeugen, das für das Merkmal des zu überwachenden Artikels repräsentativ ist.In EP 0 280 435 A2 there is described a monitoring system, in particular for use with document sorting machines, comprising a sensor array having a sensor for detecting a respective feature of an article and generating a corresponding first output signal and having a detector controller for applying at least one algorithm of a given set of Algorithms to the first output signal of the sensor in connection with the detector controller supplied data to produce one or more second output. A detector processor, common to the sensor arrays, provides the data and algorithm selection information to the detector controllers to control which of the algorithms of the set of algorithms is applied by the detector controller and in response to the or each second output signal and reference data to produce a third output representative of the feature of the article to be monitored.

In US 4,587,343 ist ein von einem Mikroprozessor gesteuerter Banknotenprüfer beschrieben. Dieser enthält einen Transport zur Bewegung einer eingelegten Note longitudinal an einer optischen Scan-Station vorbei. Infrarot- und sichtbare Farbreflexionsmeßwerte und Opazitätsmeßwerte werden entlang mehrerer längs verlaufender Spuren auf der Note erfaßt. Der Mikroprozessor normalisiert die Reflexionsmeßwerte, um Variationen einer Verschmutzung Rechnung zu tragen, und vergleicht die normierten Reflexionsmeßwerte und die Opazitätsmeßwerte mit gespeicherten Akzeptanzbanddaten, wobei eine Korrektur für eine Musterverschiebung, wenn nötig, durchgeführt wird. Die Länge der Note wird ebenfalls geprüft und ein Echtheits- bzw. Validierungssignal wird abgegeben, wenn die Note die optischen Tests und die Längenprüfung besteht. Während der Zyklusdauer, in der kein Dokument geprüft wird, justiert der Mikroprozessor automatisch die optische Schaltungen, um Drift und Schmutzaufbau zu kompensieren. Der Mikroprozessor bietet auch eine visuelle Anzeige von festgestellten Fehlfunktionen.In US 4,587,343 there is described a banknote validator controlled by a microprocessor. This contains a transport for moving an inserted note longitudinally past an optical scanning station. Infrared and visible color reflectance readings and opacity readings are acquired along multiple longitudinal tracks on the note. The microprocessor normalizes the reflectance readings to account for variations in fouling, and compares the normalized reflectance readings and the opacity readings to stored acceptance tape data, with a correction for pattern shift, if necessary. The length of the note is also checked and a validation signal is given if the note passes the optical tests and the length test. During the cycle time in which no document is being tested, the microprocessor automatically adjusts the optical circuits to compensate for drift and dirt build-up. The microprocessor also provides a visual indication of detected malfunctions.

In US 2004/211644 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitsprüfung eines Dokuments beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen Profil-Prozessor, der dazu angepaßt ist, eine Vielzahl von Datenprofilen von verdächtigen Dokumenten zu sammeln, einen Komparator, der dazu angepaßt ist, die Vielzahl von Datenprofilen mit einer Menge von Einhüllenden eines Bibliotheksdokuments zu vergleichen und festzustellen, daß das Dokument echt ist, wenn die Mehrzahl der Profile mit Menge von Einhüllenden in Übereinstimmung ist, und einem Druckschloß, das eine Kassette, die auf Echtheit geprüfte bzw. authentifizierte Dokumente aufnimmt, an einen Körper der Vorrichtung zur Echtheitsprüfung des Dokuments zu sperren.In US 2004/211644 A1 For example, a method and an apparatus for checking the authenticity of a document are described. The apparatus includes a profile processor adapted to collect a plurality of data profiles from suspect documents, a comparator adapted to compare the plurality of data profiles to a set of envelopes of a library document, and to determine that the document it is true that, when the plurality of profiles are in compliance with the amount of envelopes, and a pressure lock, which locks a cassette, which records authenticated documents, to a body of the device for checking the authenticity of the document.

In US 5,615760 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von Geldobjekten beschrieben. Geldobjekte werden dadurch validiert. dass bestimmt wird, ob n gemessene Eigenschaften innerhalb einer n-dimensionalen Ellipse liegen, die einem bestimmten Geldobjekt zugeordnet ist. Der Mittelpunkt der Ellipse liegt bei dem statistischen Mittelwert der Eigenschaftsmessungen für das spezielle Objekt und jede der Achsen ist auf die Standardabweichung für die jeweilige Eigenschaftsmessung bezogen.In US 5,615,760 For example, a method and an apparatus for checking the authenticity of money objects are described. Money objects are thereby validated. determining whether n measured properties are within an n-dimensional ellipse associated with a particular monetary object. The center of the ellipse lies at the statistical mean of the property measurements for the specific object and each of the axes is related to the standard deviation for the respective property measurement.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen, in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments, das schnell durchführbar ist, zu schaffen und Mittel zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a method of detecting soils and / or color bleeding in the area of color transitions, in at least a portion of a value document that is readily operable, and to provide means for performing the method.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps auf der Basis von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokument des Wertdokumenttyps wiedergeben, bei dem für jedes der Bildelemente ermittelt wird, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen. Dabei ist die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene, geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Bei dem Verfahren werden die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument verglichen, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs festgestellt.The object is achieved by a method for detecting soiling and / or color wear in the area of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type on the basis of processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space depending on the position of the respective picture elements reproduce corresponding areas in the portion of the value document, and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values in the color space depending on reference locations on a value document type value document predetermined for a type of value documents, wherein it is determined for each of the picture elements whether the Picture element associated color coordinate values in the color space of the color reference distribution. In this case, the color reference distribution is given by at least one predetermined, closed reference surface in the color space, which is given by at least one predetermined for the value document type linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance. In the method, the positions of the picture elements whose color coordinate values were determined to be corresponding to the reference distribution are compared with predetermined reference positions on the value document, and depending on the As a result of the comparison, a presence or absence of staining and / or color deterioration in the area of a color transition is detected.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps mit wenigstens einer Schnittstelle zur Erfassung von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und mit einer Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf der Basis von über die wenigstens eine Schnittstelle erfaßten Verarbeitungsdaten und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokument des Wertdokumenttyps wiedergeben, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, für jedes der Bildelemente zu prüfen, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben ist, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Weiter ist sie dann dazu ausgebildet, die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument zu vergleichen, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines verschmutzungsverursachten Farbübergangs festzustellen.The object is further achieved by a device for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type having at least one interface for acquiring processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space as a function of the position of represent respective areas corresponding to the picture elements in the portion of the value document, and having an evaluation means arranged on the basis of processing data acquired via the at least one interface and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values prescribed for a type of value documents Play color space as a function of reference locations on a value document of the value document type to perform the inventive method. In particular, the evaluation device may be configured to check for each of the picture elements whether the color coordinate values associated with the picture element correspond to the color space of the color reference distribution, the color reference distribution being given by at least one predetermined closed reference area in the color space defined by at least one for the value document type given predetermined linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance. Furthermore, it is then designed to compare the positions of the picture elements whose color coordinate values were determined to be corresponding to the reference distribution with predetermined reference positions on the value document, and depending on the result of the comparison, a presence or absence of one Identify contamination and / or color deterioration in the area of a color transition caused by soiling.

Zur Erkennung von verschmutzungs- oder farbabnutzungsbedingten Farbübergängen werden also erfindungsgemäß Verarbeitungsdaten verwendet, die Eigenschaften von Bildelementen wiedergeben bzw. beschreiben, die entsprechend ihrer Lage zusammengesetzt ein Bild des Abschnitts ergeben. Die Verarbeitungsdaten geben insbesondere die Farbkoordinatenwerte in einem vorgegebenen Farbraum für Bildelemente in dem vorgegebenen Abschnitt des Wertdokuments in Abhängigkeit von der Lage der den Bildelementen entsprechenden Flächenabschnitte auf dem Wertdokument wieder.In order to detect colorings due to soiling or color wear, processing data are used according to the invention which reproduce or describe properties of picture elements which, combined according to their position, yield an image of the section. Specifically, the processing data represents the color coordinate values in a predetermined color space for picture elements in the predetermined portion of the document of value depending on the position of the picture elements corresponding to the area sections on the document of value.

Prinzipiell genügt es bei dem Verfahren, nur einen vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokuments zu untersuchen, vorzugsweise werden jedoch mehrere Abschnitte oder das gesamte Wertdokument untersucht.In principle, it is sufficient for the method to examine only a predefined section of a value document, but preferably several sections or the entire value document are examined.

Der Abschnitt braucht prinzipiell nur eindimensional bzw. streifenförmig zu sein, so daß die Bildelemente nur eine Zeile bzw. Spalte bilden. Vorzugsweise wird jedoch ein zweidimensionales Bild eines flächigen Abschnitts erfaßt.The section basically only needs to be one-dimensional or strip-shaped, so that the picture elements form only one row or column. Preferably, however, a two-dimensional image of a sheet portion is detected.

Die Farbkoordinatenwerte können in beliebiger Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können Bilder in mehreren, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbraum vorgegebenen Spektralbereichen simultan oder nacheinander erfaßt werden. Die Bilder können jeweils simultan für den gesamten Abschnitt erfaßt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Daten zu erfassen, indem eine Detektionselementzeile und das Wertdokument in einer Richtung quer zu der Detektionselementzeile mit einem vorgegebenen Zeitprogramm, beispielsweise einer vorgegebenen Geschwindigkeit, relativ zueinander bewegt werden, und die so zeilenweise erfaßten Daten für die Bildelemente zu einem Bild zusammenzusetzen bzw. zusammengesetzt zu denken. Die Farbkoordinatenwerte können dabei entweder durch Verwendung geeigneter Detektionseinrichtungen unmittelbar oder nach Transformation von anderen erfaßten Bilddaten erhalten werden.The color coordinate values can be generated in any manner. For example, images can be acquired simultaneously or sequentially in a plurality of spectral ranges, preferably as a function of the color space used. The images can be captured simultaneously for the entire section. However, it is also possible to acquire the data by moving a detection element row and the value document in a direction transverse to the detection element row at a predetermined timing, for example, a predetermined speed relative to each other, and thus detected line by line To compose data for the picture elements to form a picture or to think together. The color coordinate values can be obtained either directly or after transformation of other acquired image data by using suitable detection means.

Die Zuordnung von Farbkoordinatenwerten und Lage kann auf sehr unterschiedliche Art und Weise und insbesondere auch in Abhängigkeit von der Art der Erfassung der Farbkoordinatenwerte erfolgen. Beispielsweise können für jedes Bildelement als Verarbeitungsdaten die Farbkoordinatenwerte und die Lage des Bildelements auf dem Wertdokument wiedergebende Lagekoordinatenwerte in einem geeigneten Koordinatensystem verwendet werden. Es ist jedoch bei Verwendung von Bildern, deren Bildelemente beispielsweise matrixförmig in Zeilen und Spalten erfaßt und entsprechend ihrer Reihenfolge bei Durchlauf aufeinanderfolgender Zeilen oder Spalten linear abgespeichert sind, auch möglich nur die Position in der Reihenfolge der Daten für die Farbkoordinatenwerte zur Angabe der Lage auf dem Wertdokument zu verwenden. Weitere Möglichkeiten zur Zuordnung sind dem Fachmann bekannt.The assignment of color coordinate values and position can take place in very different ways and in particular also depending on the way in which the color coordinate values are acquired. For example, the color coordinate values and the position of the pixel on the value document representing position coordinate values in a suitable coordinate system can be used as processing data for each picture element. However, when using pictures whose picture elements are detected in rows and columns in matrix form, for example, and linearly stored according to their order in passing successive lines or columns, it is also possible only the position in the order of data for the color coordinate values indicating the position on the page Value document to use. Further possibilities for the assignment are known to the person skilled in the art.

Farbübergänge und insbesondere verschmutzungs- oder farbabnutzungsbedingte Farbübergänge werden bei dem Verfahren durch Vergleich der Farbkoordinatenwerte bzw. der entsprechenden Verarbeitungsdaten mit der Farbreferenzverteilung erkannt. Die Farbreferenzverteilung wie auch die entsprechenden Referenzlagen sind dabei für einen bestimmten Wertdokumenttyp vorgegeben. Bei Wertdokumenten in Form von Banknoten kann der Typ beispielsweise durch die Art der Währung und die Denomination der Banknote vorgegeben sein. Das zu untersuchende Wertdokument besitzt einen gegebenen Wertdokumenttyp, der jedoch nicht unbedingt vor der Untersuchung bekannt zu sein braucht. Die Untersuchung kann dann mit Farbreferenzverteilungen für verschiedene Wertdokumenttypen erfolgen. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren jedoch zuvor der Typ des zu untersuchenden Wertdokuments, beispielsweise mit dem Fachmann bekannten Verfahren ermittelt, so daß nur ein Vergleich mit der Farbreferenzverteilung des ermittelten Wertdokumenttyps zu erfolgen braucht.Color transitions and, in particular, color-related or color-wear-related color transitions are detected in the method by comparing the color coordinate values or the corresponding processing data with the color reference distribution. The color reference distribution as well as the corresponding reference positions are specified for a specific value document type. For value documents in the form of banknotes, the type can be predetermined, for example, by the type of currency and the denomination of the banknote. The value document to be examined possesses a given value document type, which, however, need not necessarily be known before the examination. The examination can then be done with color reference distributions for different value document types. Preferably, however, in the method, the type of the document of value to be examined is determined beforehand, for example using methods known to those skilled in the art, so that only a comparison with the color reference distribution of the identified document of value type needs to be made.

Die Farbreferenzverteilung basiert auf Wertdokumenten des vorgegebenen Typs . Sie braucht jedoch nicht unbedingt den Zustand eines Wertdokuments des gegebenen Typs im Neuzustand, d.h. nach der Herstellung und vor der Benutzung genau wiederzugeben; vielmehr kann diese auch Toleranzen berücksichtigen, die durch üblicherweise auftretende Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verursacht sind, die als nicht störend betrachtet werden. Es wird dann nur eine Farbreferenzverteilung verwendet, die gewisse Abweichungen von einem Idealzustand zuläßt. Es ist jedoch auch möglich, das Auftreten zulässiger Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen durch das Kriterium zu berücksichtigen, wann Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen. Unter einer Verteilung von Farbkoordinatenwerten kann dabei insbesondere verstanden werden, daß die Farbkoordinatenwerte innerhalb eines vorgegebenen und so die Verteilung festlegenden Volumens des Farbraums liegen können.The color reference distribution is based on value documents of the given type. However, it does not necessarily require the state of a value document of the given type when new, i. to reproduce accurately after manufacture and before use; Rather, it may also take into account tolerances caused by commonly occurring contaminants and / or color abrasions that are not considered annoying. Only a color reference distribution is then used that allows for certain deviations from an ideal state. However, it is also possible to consider the occurrence of permissible stains and / or color abrasions by the criterion when color coordinate values correspond to the color reference distribution. A distribution of color coordinate values can be understood in particular to mean that the color coordinate values can lie within a predetermined volume of the color space that defines the distribution.

Zur Erzielung einer hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ist bei dem Verfahren die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke in dem Farbraum und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Die Referenzfläche umschließt daher einen Bereich des Farbraums, in dem Farbkoordinatenwerte von Bildelementen liegen, die einem Farbübergang entsprechen, der auf einem als noch akzeptabel bzw. nicht verschmutzt anzusehenden Wertdokument in dem untersuchten Abschnitt auftritt. Die Referenzfläche kann durch nur eine lineare Strecke gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Referenzfläche durch mehrere Strecken gegeben ist, deren Abstand voneinander größer oder vorzugsweise kleiner als der vorgegebene Abstand sein kann. Insbesondere kann die Referenzfläche durch einen Polygonzug in Verbindung mit dem vorgegebenen Abstand definiert sein, so daß auch komplizierte, für einen Wertdokumenttyp vorgegebene Farbübergänge, beispielsweise zwischen drei Farben, wiedergegeben und erkannt werden können.In order to achieve a high processing speed, in the method the color reference distribution is given by at least one predetermined closed reference surface in the color space, which is given by at least one predetermined for the value document type linear distance in the color space and a predetermined distance of the points of the reference surface of at least one linear distance is. The reference surface therefore encloses a region of the color space in which color coordinate values of picture elements corresponding to a color transition, which on one as still acceptable or not considered dirty value document occurs in the examined section. The reference surface can be given by only a linear distance. However, it is also possible that the reference surface is given by a plurality of distances whose distance from each other may be greater or preferably smaller than the predetermined distance. In particular, the reference surface may be defined by a polygon in conjunction with the predetermined distance, so that even complicated, predetermined for a value document type color transitions, for example, between three colors, can be reproduced and recognized.

Für jedes der Bildelemente wird daher ermittelt, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen. Hierzu kann ein geeignetes Kriterium verwendet werden, in das die Referenzdaten eingehen.For each of the picture elements, it is therefore determined whether the color coordinate values associated with the picture element in the color space correspond to the color reference distribution. For this purpose, a suitable criterion can be used, in which the reference data are received.

Der Vorteil dieser Art des Vergleichs und insbesondere der Darstellung der Referenzfläche hat den Vorteil, daß eine Prüfung, ob ein Farbwertkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, sehr schnell und einfach durchgeführt werden kann, da die geometrische Struktur im Farbraum sehr einfach ist.The advantage of this type of comparison and in particular the representation of the reference surface has the advantage that a check as to whether a color value coordinate values correspond to the color reference distribution can be carried out very quickly and easily, since the geometric structure in the color space is very simple.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß diese Art der Vorgabe der Farbreferenzverteilung in den wichtigsten Farbräumen insbesondere für Wertdokumente in Form von Banknoten sehr gut verwendbar ist. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, daß auf bzw. in Banknoten keine sehr stark gesättigten Farben verwendet werden.Surprisingly, it has been shown that this type of specification of the color reference distribution in the most important color spaces, in particular for value documents in the form of banknotes, can be used very well. This is probably due to the fact that not very saturated colors are used on or in banknotes.

Das Verfahren kann insbesondere mittels einer entsprechenden Vorrichtung automatisch durchgeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Auswerteeinrichtung prinzipiell als beliebige analoge, gemischt analog-digital oder rein digitale Schaltung ausgelegt sein. Es ist auch möglich, daß diese allein ein sog. "field programmable gate array" (FPGA) umfaßt, was den Vorteil hat, daß entsprechende Bausteine allein durch Vorprogrammierung für das durchzuführende Verfahren angepaßt werden können, bei der Durchführung jedoch wie eine digitale Schaltung arbeiten. Auf diese Weise können bei Kleinserien die Herstellungskosten gering gehalten werden. Vorzugsweise verfügt die Auswerteeinrichtung jedoch über wenigstens einen Prozessor und einen Speicher, in dem ein mit dem Prozessor ausführbares erfindungsgemäßes Computerprogramm, oder ein Programm bzw. Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist.The method can in particular be carried out automatically by means of a corresponding device. In the device according to the invention In principle, the evaluation device can be designed as any analog, mixed analog-digital or purely digital circuit. It is also possible that this alone comprises a so-called "field programmable gate array" (FPGA), which has the advantage that corresponding components can be adapted solely by preprogramming for the method to be performed, but in the implementation operate as a digital circuit , In this way, the production costs can be kept low for small batches. Preferably, however, the evaluation device has at least one processor and a memory in which an inventive computer program executable by the processor or a program or computer program for carrying out the method according to the invention is stored.

Die Aufgabe wird daher weiter gelöst durch ein Computerprogramm zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps, mit Instruktionen für wenigstens einen Prozessor, bei deren Ausführung der Prozessor das erfindungsgemäße Verfahren ausführt und insbesondere auf der Basis von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokuments des Wertdokumenttyps wiedergeben, für jedes der Bildelemente ermittelt, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben ist, die durch die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist, die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Farbreferenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument vergleicht, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs feststellt. Eine Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung im Bereich des Farbübergangs wird sich nämlich darin zeigen, daß die entsprechenden Farbkoordinatenwerte nicht der Farbreferenzverteilung entsprechen.The object is therefore further achieved by a computer program for detecting soiling and / or color wear in the region of color transitions in at least one section of a value document of a predetermined value document type, with instructions for at least one processor, in the execution of which the processor executes the method according to the invention and in particular the basis of processing data representing color coordinate values of picture elements in a color space depending on the position of the respective portions corresponding to the picture elements in the portion of the value document, and reference data representing a color reference distribution of color coordinate values in the color space in dependence on a type of value documents of reference documents on a value document of the value document type, determines for each of the picture elements whether the color coordinate values associated with the picture element are in the color space of the color reference distribution speak, wherein the color reference distribution is given by a predetermined closed reference surface in the color space, which by at least one given for the value document type linear distance and a predetermined distance of the points of the reference surface of the at least one linear distance is, the positions of the pixels whose color coordinate values were determined according to the color reference distribution compares with predetermined reference positions on the value document, and in dependence determines, from the result of the comparison, a presence or absence of soiling and / or color deterioration in the area of a color transition. Namely, soiling and / or color deterioration in the area of color transition will be manifested in that the corresponding color coordinate values do not correspond to the color reference distribution.

Ein solches Computerprogramm kann insbesondere in dem Speicher der Vorrichtung gespeichert sein.Such a computer program may in particular be stored in the memory of the device.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Datenträger, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist. Als Datenträgerträger kommen insbesondere optische Datenträger wie beispielsweise CD oder DVD, magneto-optische Datenträger, magnetische Datenträger wie beispielsweise Festplatten und Halbleiterspeicher, beispielsweise EEPROMs oder Flashspeicher in Betracht, auf deren Inhalt durch eine entsprechende Einrichtung eines Computers zugegriffen werden kann.Another object of the invention is a disk on which a computer program according to the invention is stored. As a data carrier are in particular optical media such as CD or DVD, magneto-optical media, magnetic media such as hard disks and semiconductor memory, such as EEPROMs or flash memory into consideration, the content can be accessed by a corresponding device of a computer.

Unter "Prozessor" wird im Rahmen der Erfindung jeglicher Prozessor, beispielsweise ein Mikrocontroller oder ein Mehrzweckprozessor oder ein digitaler Signalprozessor, oder einen Kombination mit einem Mehrzweckprozessor und/oder einem Signalprozessor und/oder einem Mikrocontroller und/oder einem FPGA verstanden. Das Computerprogramm ist dann entsprechend dem vorhandenen Prozessor ausgebildet. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung wenigstens ein FPGA aufweisen, das so programmiert ist, daß wenigstens Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das FPGA durchführbar sind. Dadurch kann die Ausführungsgeschwindigkeit des Computerprogramms erhöht werden, da ein FPGA gegebenenfalls eine höhere Ausführungsgeschwindigkeit für bestimmte Operationen aufweisen kann, als ein Mehrzweck- oder Signalprozessor.The term "processor" in the context of the invention means any processor, for example a microcontroller or a general-purpose processor or a digital signal processor, or a combination with a general-purpose processor and / or a signal processor and / or a microcontroller and / or an FPGA. The computer program is then designed according to the existing processor. In particular, the Evaluation have at least one FPGA, which is programmed so that at least parts of the method according to the invention by the FPGA can be performed. As a result, the execution speed of the computer program can be increased, since an FPGA may possibly have a higher execution speed for certain operations than a general purpose or signal processor.

Die Verwendung einer programmierbaren Auswerteeinrichtung hat den Vorteil, daß die Vorrichtung einfach an neue Typen von Wertdokumenten angepaßt werden kann.The use of a programmable evaluation device has the advantage that the device can be easily adapted to new types of value documents.

Die Prüfung, ob die Farbkoordinatenwerte für die Bildelemente der Farbreferenzverteilung entsprechen, kann prinzipiell in beliebiger Art und Weise erfolgen. Es bei dem Verfahren jedoch bevorzugt, daß zur Prüfung, ob Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung entsprechen, geprüft wird, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt in dem Farbraum innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt. Bei dem Computerprogramm sind dazu vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung der Prozessor zur Prüfung, ob Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung entsprechen, prüft, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt in dem Farbraum innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt. Dabei braucht nur eine der Alternativen überprüft zu werden, da sich daraus, daß der Punkt innerhalb der Referenzfläche liegt, worunter auch verstanden wird, daß er auf der Referenzfläche liegt, ergibt, daß er nicht außerhalb liegt und umgekehrt. Eine solche Prüfung kann sehr schnell durchgeführt werden.The check as to whether the color coordinate values for the picture elements correspond to the color reference distribution can, in principle, be done in any desired manner. In the method, however, it is preferable that, for checking whether color coordinate values for a picture element correspond to the color reference distribution, it is checked whether a point corresponding to the color coordinate values in the color space is inside or outside the reference surface. In the computer program, the instructions are preferably such that, when executed, the processor checks to see whether color coordinate values for a picture element correspond to the color reference distribution, checks whether a point corresponding to the color coordinate values lies in the color space inside or outside the reference surface. Only one of the alternatives need be checked, since the fact that the point lies within the reference surface, which is also understood to lie on the reference surface, implies that it is not outside and vice versa. Such an examination can be carried out very quickly.

Prinzipiell kann die Referenzfläche in beliebiger Art und Weise vorgegeben werden, beispielsweise durch Stützstellen oder eine Approximation durch ein- oder mehrdimensionale Splines oder eine Summe von orthogonalen Funktionen. Es ist jedoch bevorzugt, daß zur Prüfung, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt, bzw. ob die dem jeweiligen Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, ein Wert ermittelt wird, der den Abstand des den Farbkoordinatenwerten entsprechenden Punktes von der wenigstens einen Strecke wiedergibt. Bei dem Computerprogramm sind dann die Instruktionen vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Prüfung, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt, bzw. ob die dem jeweiligen Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, einen Wert ermittelt, der den Abstand des den Farbkoordinatenwerten entsprechenden Punktes von der wenigstens einen Strecke wiedergibt. Eine solche Ermittlung kann besonders schnell erfolgen. Darüber hinaus wird nur wenig Speicherplatz zur Darstellung der Farbreferenzverteilung bzw. der Referenzfläche benötigt. Als Abstand kann dabei insbesondere der Abstand in der Metrik des Farbraums verwendet werden, vorzugsweise der euklidische Abstand. Der ermittelte Wert braucht den Abstand aber nur wiederzugeben; die Ermittlung des Abstands erfordert nämlich in der Regel komplizierte bzw. langsame Operationen wie beispielsweise das Ziehen einer Wurzel, so daß bei Verwendung beispielsweise des Abstandsquadrats als Wert, der den Abstand wiedergibt, die Ausführung des Programms stark beschleunigt werden kann. Ist die Farbreferenzverteilung durch zwei oder mehr Strecken oder eine Polygonzug gegeben, so kann als Kriterium dafür, daß Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung von wenigstens einer der Strecken einen Abstand aufweisen, der kleiner als der vorgegebene Abstand ist. Mittels eines Kriteriums für den maximal zulässigen Abstand kann dann für den jeweiligen Farbraumpunkt entschieden werden, ob er der Referenzverteilung entspricht. Er kann dann entsprechend gekennzeichnet oder abgespeichert werden.In principle, the reference surface can be specified in any desired manner, for example by interpolation points or an approximation by one- or multi-dimensional splines or a sum of orthogonal functions. However, it is preferable that, to check whether a point corresponding to the color coordinate values is within or outside the reference area, or the color coordinate values corresponding to the respective pixel correspond to the color reference distribution, a value is determined which determines the distance of the point corresponding to the color coordinate values from the color coordinates at least one route plays. In the computer program, the instructions are then preferably given in such a way that the processor determines a value when it is executed to check whether a point corresponding to the color coordinate values lies inside or outside the reference surface, or if the color coordinate values associated with the respective pixel correspond to the color reference distribution, which represents the distance of the point corresponding to the color coordinate values from the at least one path. Such a determination can be made very quickly. In addition, only a small amount of memory space is required to display the color reference distribution or the reference area. In particular, the distance in the metric of the color space can be used as the distance, preferably the Euclidean distance. The determined value, however, only needs to reproduce the distance; Namely, the determination of the distance usually requires complicated or slow operations such as dragging a root, so that when using, for example, the distance square as a value representing the distance, the execution of the program can be greatly accelerated. If the color reference distribution is given by two or more lines or a polygon, the criteria for color coordinate values for a picture element of the color reference distribution of at least one of the lines may be a distance smaller than the predetermined distance. By means of a criterion for the maximum permissible distance can then be decided for the respective color space point, whether he is the Reference distribution corresponds. It can then be marked or saved accordingly.

Prinzipiell können bei dem Verfahren beliebige Farbräume verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Farbräume mit wenigstens drei Dimensionen verwendet, es ist aber auch die Verwendung noch höherdimensionaler Farbräume möglich. Weiter kann als Farbraum auch ein Farbraum verwendet werden, der spezifisch für die Sensoreinrichtung ist, die zur Erfassung der Verarbeitungsdaten verwendet wird. Als Farbraum kann auch jeder andere Raum verstanden werden, in dem Punkte durch eine bijektive Transformation jeweils entsprechenden Punkten in einem anderen Farbraum zugeordnet sind. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise der RGB- oder der HSI- Farbraum verwendet werden.In principle, any color spaces can be used in the method. Preferably, however, color spaces with at least three dimensions are used, but it is also possible to use even higher-dimensional color spaces. Further, as color space, a color space specific to the sensor device used to acquire the processing data may be used. The color space can also be understood as any other space in which points are assigned by a bijective transformation respectively corresponding points in another color space. In particular, the color space used can be, for example, the RGB or the HSI color space.

Um eine Übertragbarkeit der Farbreferenzverteilung zwischen verschiedenen Vorrichtungen zu erleichtern, wird bei dem Verfahren vorzugsweise als Farbraum ein geräteunabhängig definierter Farbraum verwendet wird. Bei dem Computerprogramm sind die Instruktionen dann vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung als Farbraum einen geräteunabhängig definierten Farbraum verwendet. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein normierter Farbraum wie der CIE XYZ-Farbraum verwendet werden.In order to facilitate a transferability of the color reference distribution between different devices, in the method preferably a device-independently defined color space is used as the color space. In the computer program, the instructions are then preferably given in such a way that the processor uses a device-independently defined color space as its color space when executed. In particular, a normalized color space such as the CIE XYZ color space can be used as color space, for example.

Ob eine Verschmutzung oder Farbabnutzung für das visuelle Erscheinungsbild eines Wertdokuments störend ist oder nicht, hängt von der Fähigkeit eines Beobachters ab, Farben unterscheiden zu können. Bei dem Verfahren wird daher vorzugsweise als Farbraum ein Farbraum verwendet, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist. Bei dem Computerprogramm sind die Instruktionen dann vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung als Farbraum einen Farbraum verwendet, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist. Darunter wird insbesondere verstanden, daß die Koordinaten des Farbraums so gewählt sind, daß visuelle durch menschliche Beobachter wahrgenommene Abstände zwischen Farben näherungsweise proportional zu Abständen zwischen den Farben im Farbraum sind. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein Farbraum wie der CIE L*a*b-Farbraum in einer der bekannten Varianten, der Hunter Lab- Farbraum oder der CIE L*u*v-Farbraum verwendet werden. Die Verwendung solcher Farbräume hat den Vorteil, daß das Kriterium dafür, wann Farbwertkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, einfach, aber für die tatsächliche Handhabung der Wertdokumente durch den Menschen zutreffend, durch Abstände im Farbraum formuliert werden kann.Whether or not staining or color deterioration is troublesome to the visual appearance of a value document depends on an observer's ability to distinguish colors. In the method, therefore, a color space which is linearized with respect to the perception of color differences by humans is preferably used as the color space. In the computer program, the instructions are then preferred in such a way that when executed as a color space, the processor uses a color space that is linearized with respect to the perception of color differences by humans. By this is meant in particular that the coordinates of the color space are chosen so that visual perceived by human observer distances between colors are approximately proportional to the distances between the colors in the color space. In particular, the color space used may be, for example, a color space such as the CIE L * a * b color space in one of the known variants, the Hunter Lab color space or the CIE L * u * v color space. The use of such color spaces has the advantage that the criterion of when color value coordinate values correspond to the color reference distribution can be simply, but true for the actual handling of the value documents by humans, formulated by distances in the color space.

So ist es denn in dem Fall, daß einer der genannten speziellen Farbräume verwendet wird, bei dem Verfahren bevorzugt, daß der vorgegebene Abstand in Abhängigkeit von einem Mindestabstand von zwei Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum für Farben gegeben ist, die von einem vorgegebenen Betrachter unter vorgegebenen Betrachtungsbedingungen noch als verschieden erkannt werden können. Dazu sind bei dem Computerprogramm vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung durch den Prozessor der Abstand in Abhängigkeit von einem Mindestabstand von zwei Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum für Farben gegeben ist, die von einem vorgegebenen Betrachter unter vorgegebenen Betrachtungsbedingungen noch als verschieden erkannt werden können. Als vorgegebener Beobachter kann insbesondere auch ein fiktiver Beobachter in Betracht kommen, dessen Wahrnehmung durch einen Mittelwert über die Wahrnehmungseigenschaften einer Vielzahl von realen Menschen gegeben ist. Insbesondere kann beispielsweise bei Verwendung eines CIE L*a*b-Farbraums die Farbreferenzverteilung und das oben genannte Kriterium so gewählt werden, daß Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement als der Farbreferenzverteilung entsprechend angesehen werden, wenn der Abstand in dem Farbraum von der wenigstens einen Strecke oder von wenigstens einer von mehreren Strecken kleiner als ein Wert ist, der die Summe aus dem vorgegebenen Abstand und einem Wert ΔE ist, der je nach Schärfe der geforderten Unterscheidung zwischen 1 und 2 liegt. Sollen auch durch Produktionsschwankungen bedingte Farbabweichungen berücksichtigt werden, kann der Wert auch größer gewählt werden.Thus, in the case where one of said special color spaces is used, in the method it is preferred that the given distance be given as a function of a minimum distance of two color coordinate values in the color space for colors from a given viewer under given viewing conditions can still be recognized as different. For this purpose, in the computer program, preferably the instructions are given so that in their execution by the processor the distance is given as a function of a minimum distance of two color coordinate values in the color space for colors that can be recognized as different by a given viewer under predetermined viewing conditions , As a given observer, a fictive observer may in particular be considered whose perception is given by an average value via the perception properties of a plurality of real people is. In particular, for example, when using a CIE L * a * b color space, the color reference distribution and the above criterion may be selected such that color coordinate values for a picture element are considered corresponding to the color reference distribution when the distance in the color space is from the at least one of the distances at least one of a plurality of distances is less than a value that is the sum of the predetermined distance and a value ΔE that is between 1 and 2, depending on the severity of the required distinction. If color deviations due to production fluctuations are also to be taken into account, the value can also be selected larger.

Prinzipiell kann für verschiedene Wertdokumenttypen derselbe vorgegebene Abstand verwendet werden. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist es jedoch bevorzugt, daß der Abstand in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben ist. Bei dem Computerprogramm sind dazu vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung durch den Prozessor der Abstand in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß für verschiedene Wertdokumenttypen jeweils unterschiedliche Kriterien für die zulässige Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung definiert werden können, wodurch die Beurteilung des Zustands der Wertdokumente verbessert werden kann. Der Typ eines zu untersuchenden Wertdokuments kann dabei, je nach Anwendung, manuell in die Vorrichtung eingegeben oder automatisch durch eine Maschine, mit der die Vorrichtung gekoppelt ist, ermittelt werden.In principle, the same predetermined distance can be used for different value document types. In a development of the method, however, it is preferred that the distance is predetermined as a function of the value document type. In the computer program, the instructions are preferably given in such a way that, when executed by the processor, the distance is predetermined as a function of the value-document type. This embodiment has the advantage that for different value document types respectively different criteria for the permissible contamination and / or color wear can be defined, whereby the assessment of the state of the value documents can be improved. Depending on the application, the type of value document to be examined can be entered manually into the device or automatically determined by a machine with which the device is coupled.

Prinzipiell können bei dem Verfahren unmittelbar erfaßte, gegebenenfalls in den verwendeten Farbraum transformierte Bilddaten als Verarbeitungsdaten verwendet werden. Es ist bei dem Verfahren jedoch bevorzugt, daß zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und daß die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung einer Tiefpaßfilterung der Bilddaten ermittelt werden. Bei dem Computerprogramm sind dann die Instruktionen vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung einer Tiefpaßfilterung der Bilddaten ermittelt. Diese Ausführungsform hat für viele Arten von Wertdokumenten mit sehr feinen Mustern, insbesondere Banknoten, den Vorteil, daß durch die feine Musterung bedingte Farbübergänge nicht bei der Untersuchung berücksichtigt zu werden brauchen, was die Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen, die in der Regel großflächig, insbesondere auf einer Fläche größer als 0,5 mm2, auftreten, erleichtert. Im Rahmen der Tiefpaßfilterung wird dann vorzugsweise auch die räumliche Auflösung, d.h. die Anzahl der Bildelemente pro abgebildeter Fläche, reduziert.In principle, image data which has been directly detected and possibly transformed into the color space used can be used as processing data in the method. However, it is preferred in the process that the formation the processing data are used image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the positions can be determined, and the processing data for a picture element are detected using low-pass filtering of the image data. In the computer program, the instructions are then preferably such that the processor, when executing it to form the processing data, uses image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the locations are determinable and the processing data for a pixel using a Low pass filtering of the image data determined. This embodiment has for many types of value documents with very fine patterns, especially banknotes, the advantage that due to the fine patterning color transitions need not be taken into account in the investigation, which the detection of dirt and / or Farbabnutzungen, which is usually a large area , in particular on an area greater than 0.5 mm 2 , occur, relieved. In the context of low-pass filtering is then preferably the spatial resolution, ie the number of pixels per mapped area, reduced.

Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit einem Sensor zur Erfassung von Bilddaten von Pixeln kombiniert werden. Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Untersuchungsvorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung von Bilddaten von Pixeln, die Bereichen in einem Abschnitt eines Wertdokuments entsprechen, und einem zur Übertragung der Bilddaten mit dem Sensor verbundenen erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung.The device may preferably be combined with a sensor for acquiring image data from pixels. The invention therefore also provides an examination device with a sensor for acquiring image data of pixels which correspond to regions in a section of a value document, and a detection device according to the invention which is connected to the sensor for transmitting the image data.

Insbesondere können bei dem Verfahren zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung der Bilddaten von wenigstens zwei Pixeln gebildet werden. Bei dem Computerprogramm können dazu die Instruktionen so gegeben sein, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung der Bilddaten von wenigstens zwei Pixeln bildet. Insbesondere können die Bilddaten der wenigstens zwei Pixel, die demselben Bereich des Wertdokuments entsprechen wie das Bildelement, für eine lokale Tiefpaßfilterung, beispielsweise zur Bildung eines, gegebenenfalls gewichteten Mittelwerts, verwendet werden. Eine solche lokale Tiefpaßfilterung kann häufig wesentlich schneller durchgeführt werden als eine nichtlokale Tiefpaßfilterung, wie sie beispielsweise auch im Ortsfrequenzraum durchgeführt werden kann. Vorzugsweise werden mehr als zwei Pixel verwendet, besonders bevorzugt wenigstens die nächstbenachbarten Pixel.More specifically, in the method of forming the processing data, image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the positions can be obtained can be used and the processing data for one pixel are formed by using the image data of at least two pixels. In the computer program, the instructions may be such that the processor, when executing it to form the processing data, uses image data of pixels of a captured image of the portion from which the color coordinate values and the locations are determinable and the processing data for a pixel using the Forms image data of at least two pixels. In particular, the image data of the at least two pixels corresponding to the same area of the value document as the pixel may be used for local low-pass filtering, for example to form an optionally weighted average. Such a local low-pass filtering can often be carried out much faster than a non-local low-pass filtering, as it can be carried out, for example, in the spatial frequency space. Preferably, more than two pixels are used, more preferably at least the next adjacent pixels.

Sind die Farbkoordinatenwerte bzw. Bildelemente ermittelt, die der Farbreferenzverteilung entsprechen, wird deren Lage, unter der genauer die Lage der den Bildelementen entsprechenden Flächenabschnitt auf der Banknote verstanden werden kann, mit Referenzlagen für diese verglichen. Hierdurch kann festgestellt werden, ob der erkannte Farbübergang an einer vorgegebenen Stelle liegt.If the color coordinate values or picture elements corresponding to the color reference distribution are determined, their position, which can be more accurately understood as the position of the area section corresponding to the picture elements on the banknote, is compared with reference positions for them. As a result, it can be determined whether the recognized color transition is at a predetermined location.

Da die Lage eines untersuchten Wertdokuments relativ zu dem zur Erfassung der Bilddaten verwendeten Sensor im allgemeinen variieren kann, kann vor oder bei dem Vergleich der Lagen eine Transformation der Lagen der Bildelemente oder der Referenzlagen erfolgen, so daß ein bessere Übereinstimmung der Lagen mit den Referenzlagen erzielt wird.Since the position of a document of value examined can vary in general relative to the sensor used to acquire the image data, before or during the comparison of the layers, a transformation of the layers of the picture elements or of the reference layers can take place, so that a better matching of the layers with the reference layers is achieved becomes.

Die Referenzlagen können beispielsweise durch entsprechende Lagekoordinatenwerte gegeben sein. In diesem Fall kann zum Vergleich geprüft werden, ob die ermittelten Lagen innerhalb eines vorgegebenen Abstands von diesen Referenzlagen liegen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Referenzlagen durch ein, vorzugsweise zweidimensionales, Gebiet gegeben sind. Zum Vergleich braucht dann nur ermittelt zu werden, ob die Lagen der Bildelemente innerhalb des Gebiets liegen.The reference positions can be given for example by corresponding position coordinate values. In this case, it can be checked for comparison whether the positions determined lie within a predetermined distance from these reference positions. However, it is also possible that the reference layers are given by a, preferably two-dimensional, area. For comparison, it then only needs to be determined whether the layers of the picture elements lie within the area.

Das Ergebnis des Vergleichs kann darin bestehen, daß die Bildelemente, deren Farbkoordinaten der Referenzverteilung und deren Lagen der Referenzverteilung entsprechen, ermittelt sind. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird bei dem Verfahren festgestellt, ob eine Anwesenheit oder ein Abwesenheit der Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich des Farbübergangs festgestellt wird. Hierzu können prinzipiell beliebige Kriterien verwendet werden.The result of the comparison may be that the picture elements whose color coordinates correspond to the reference distribution and whose positions correspond to the reference distribution are determined. Depending on the comparison, the method determines whether presence or absence of fouling and / or color degradation in the area of the color transition is detected. In principle, any criteria can be used for this purpose.

Vorzugsweise wird als Kriterium für einen zulässigen Zustand des Wertdokuments ein Kriterium geprüft, das von der Anzahl der Bildelemente, die als dem vorgegebenen Farbübergang entsprechend ermittelt wurden, und/oder der Anzahl der Bildelemente, die diesem Farbübergang nicht entsprechend ermittelt wurden, abhängt. Beispielsweise kann eine maximale Anzahl von Bildelementen angegeben werden, die nicht dem vorgegebenen Farbübergang entsprechen. Das Kriterium, insbesondere auch die Anzahl, kann in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben sein.Preferably, the criterion for a permissible state of the value document is a criterion which is dependent on the number of picture elements which have been determined to correspond to the predetermined color transition and / or the number of picture elements which were not correspondingly determined for this color transition. For example, a maximum number of picture elements may be specified which do not correspond to the predetermined color transition. The criterion, in particular also the number, can be predetermined depending on the value document type.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung.Another object of the invention is a device for processing documents of value with an examination device according to the invention.

Darüber hinaus ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer Referenzfläche für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen, bei dem für eine vorgegebenen Anzahl von Wertdokumenten eines vorgegebenen Wertdokumenttyps jeweils diesen zugeordnete Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, ermittelt werden, bei dem Mittelwerte über die Farbkoordinaten wiedergebende erste Komponenten und Korrelationen zwischen den Farbkoordinaten wiedergebende Komponenten einer Matrix in dem Farbraum oder einem anderen Farbraum aus den Verarbeitungsdaten ermittelt werden, bei dem Richtungsdaten, die die den beiden größten Eigenwerten der Matrix zugehörige Eigenvektoren bestimmen, ermittelt werden, bei dem aus den Richtungsdaten die lineare Strecke definierende Daten so ermittelt werden, daß die Mitte der Strecke durch die Mittelwerte, die Richtung der Strecke durch die Richtung des ersten Eigenvektors bestimmt ist, und bei dem die Länge der Strecke und der vorgegebene Abstand von der Strecke in Abhängigkeit von dem größten Eigenwert bzw. dem zweitgrößten Eigenwert oder oder die Korrelation entlang der Strecke und der größten Korrelation in einem Unterraum orthogonal zu der Strecke wiedergebenden Größe ermittelt wird. Der Unterraum weist dabei eine Dimension weniger auf, als der ursprüngliche Farbraum, kann aber aus diesem durch bijektive Transformation hervorgegangen sein.In addition, the subject matter of the invention is a method for determining a reference surface for a method according to the invention for detecting soiling and / or color wear, in which for a given number of value documents of a predetermined value document type respectively associated processing data, the color coordinate values of picture elements in a color space in dependence from the position of the areas corresponding in each case to the picture elements in the section of the value document, in which averages over the color coordinates reproducing first components and correlations between the color coordinates representing components of a matrix in the color space or another color space are determined from the processing data; in which directional data, which determine the eigenvectors associated with the two largest eigenvalues of the matrix, are determined, in the case of the data defining the linear distance from the directional data be determined so that the center of the route is determined by the average values, the direction of the route by the direction of the first eigenvector, and in which the length of the route and the predetermined distance from the route in dependence on the largest eigenvalue or the second largest Eigenvalue or or the correlation along the route and the largest correlation in a subspace orthogonal to the route reproducing size is determined. The subspace has one dimension less than the original color space, but may have emerged from this by bijective transformation.

Dieses Verfahren erlaubt es, die Referenzfläche, bzw. die diese festlegenden Daten, auf einfache Weise zu ermitteln. Als Basis können dabei Wertdokumente eines vorgegebenen Typs vorgegeben werden. Weiter wird wenigstens der Abschnitt der Wertdokumente vorgegeben, der später bei der Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen ebenfalls verwendet wird.This method makes it possible to easily determine the reference area or the data defining it. As a basis, value documents of a given type can be specified. Further, at least the portion of the value documents is specified, which later in the recognition of soiling and / or paint wear is also used.

Als Komponenten der Matrix können nach einer ersten Alternative die Komponenten der Korrelationsmatrix ermittelt und verwendet werden.As components of the matrix, according to a first alternative, the components of the correlation matrix can be determined and used.

Es ist jedoch auch möglich, als Komponenten der Matrix werden die Komponenten der Kovarianzmatrix zu ermitteln und zu verwenden.However, it is also possible to identify and use as components of the matrix the components of the covariance matrix.

Für die Ermittlung der Eigenwerte können grundsätzlich die erfaßten Farbkoordinatenwerte als Verarbeitungsdaten bzw. Teil der Verarbeitungsdaten verwendet werden. Es kann jedoch von Vorteil sein, die Verarbeitungsdaten durch Transformation der Farbkoordinaten zunächst in einen anderen Farbraum zu transformieren, der beispielsweise geräteunabhängig ist. Insbesondere können zur Ermittlung der die Mittelwerte wiedergebenden Komponenten und Korrelationen zwischen Farbkoordinaten wiedergebenden Komponenten verwendeten Verarbeitungsdaten Farbkoordinaten in ein Lab-Farbraum sein.In principle, the detected color coordinate values can be used as processing data or part of the processing data for the determination of the eigenvalues. However, it may be advantageous to first transform the processing data by transforming the color coordinates into a different color space, which is, for example, device-independent. In particular, processing data used to determine the averaging components and correlations between color coordinate reproducing components may be color coordinates in a Lab color space.

Die die Referenzfläche festlegenden Daten können grundsätzlich für den zu deren Bestimmung verwendeten Farbraum gespeichert werden. Vorzugsweise werden die die Referenzfläche festlegenden Daten in für den Farbraum gültige Werte transformiert gespeichert, der später auch für die Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verwendet wird.The data defining the reference surface can basically be stored for the color space used to determine it. Preferably, the data defining the reference surface is stored transformed into values valid for the color space, which is later also used for the detection of soiling and / or color wear.

Obwohl die oben beschriebenen Verfahren für Farben im engeren Sinne, d.h. im sichtbaren Bereich, beschrieben wurden, kann der Farbraum auch wenigstens eine Dimension für nichtsichtbare optische Strahlung, beispielsweise IR-Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, umfassen und dann beispielsweise vierdimensional sein.Although the methods described above have been described for colors in the narrower sense, ie in the visible range, the color space can also be at least one dimension for non-visible optical radiation, for example IR radiation in a predetermined wavelength range, and then, for example, be four-dimensional.

Die Erfindung wird im Folgenden noch näher beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung,
Fig. 2
eine schematische Darstellung eines optischen Sensors und einer Farbwertauswerteeinrichtung in einer Steuer- und Auswerteeinrichtung der Banknotenbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1,
Fig. 3
eine schematische teilweise Darstellung von drei Detektionselementzeilen der Banknotenverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1 aus Richtung eines einfallenden Strahlenbündels,
Fig. 4
eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein zu untersuchendes Wertdokument in Form einer Banknote,
Fig. 5
eine schematische Darstellung eines Farbübergangs mit Hilfe einer Dichte von Punkten,
Fig. 6
eine schematische Darstellung von Farbkoordinatenwerten von Bildelementen des Farbübergangs in Fig. 5 in einem L*a*b-Farbraum,
Fig. 7
ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Erkennung von Farbübergängen, das in der Banknotenbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1 durchgeführt werden kann,
Fig. 8
eine schematische Darstellung von Farbkoordinatenwerten von Bildelementen des Farbübergangs in Fig. 5 in einem RGB-Farbraum, und
Fig. 9
eine schematische Darstellung einer Referenzfläche in einem L*a*b-Farbraum für zwei Farbübergänge, denen eine Farbe gemeinsam ist.
The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of a banknote processing apparatus,
Fig. 2
a schematic representation of an optical sensor and a Farbwertauswerteinrichtung in a control and evaluation of the banknote processing device in Fig. 1 .
Fig. 3
a schematic partial representation of three detection element rows of the banknote processing apparatus in Fig. 1 from the direction of an incident beam,
Fig. 4
a schematic representation of an example of a value document to be examined in the form of a banknote,
Fig. 5
a schematic representation of a color transition using a density of points,
Fig. 6
a schematic representation of color coordinate values of pixels of the color transition in Fig. 5 in a L * a * b color space,
Fig. 7
a highly simplified flow chart for a method for detecting color transitions, which in the banknote processing apparatus in Fig. 1 can be carried out,
Fig. 8
a schematic representation of color coordinate values of pixels of the color transition in Fig. 5 in an RGB color space, and
Fig. 9
a schematic representation of a reference surface in a L * a * b color space for two color transitions, which is a color in common.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung eines Zustands von Wertdokumenten, im Beispiel eine Banknotenbearbeitungsvorrichtung, die unter anderem zur Ermittlung des Zustands von Wertdokumenten 12 in Form von Banknoten dient. Die Vorrichtung 10 verfügt über ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu bearbeitenden Wertdokumenten 12, einen Vereinzler 16, der auf Wertdokumente 12 in dem Eingabefach 14 zugreifen kann, eine Transporteinrichtung 18 mit einer Weiche 20, und nach der Weiche 20 ein Ausgabefach 26 sowie einen Schredder 28 zur Vernichtung von Banknoten. Entlang eines durch die Transporteinrichtung 18 gegebenen Transportpfades 22 ist vor der Weiche 20 und nach dem Vereinzler 16 eine Sensoranordnung 24 angeordnet, die zur Erfassung von Eigenschaften vereinzelt zugeführter Wertdokumente 12 und Bildung von die Eigenschaften wiedergebenden Sensorsignalen dient. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 ist wenigstens mit der Sensoranordnung 24 und der Weiche 20 über Signalverbindungen verbunden und dient zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoranordnung 24 und Ansteuerung wenigstens der Weiche 20 in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Sensorsignale. Fig. 1 shows a device 10 for determining a state of documents of value, in the example a banknote processing device, which serves among other things for determining the state of value documents 12 in the form of banknotes. The device 10 has an input pocket 14 for input of value documents 12 to be processed, a singulator 16, which can access value documents 12 in the input tray 14, a transport device 18 with a switch 20, and after the switch 20 an output tray 26 and a Shredder 28 for the destruction of banknotes. Along a given by the transport device 18 transport path 22 a sensor assembly 24 is disposed in front of the switch 20 and after the singler 16, which serves to detect characteristics of individually supplied value documents 12 and formation of the characteristics reproducing sensor signals. A control and evaluation device 30 is connected at least to the sensor arrangement 24 and the switch 20 via signal connections and is used to evaluate sensor signals of the sensor arrangement 24 and control at least the switch 20 as a function of the result of the evaluation of the sensor signals.

Die Sensoranordnung 24 umfaßt dazu wenigstens einen Sensor; in diesem Ausführungsbeispiel sind drei Sensoren vorgesehen, nämlich ein erster Sensor 32, im Beispiel ein optischer Sensor zur Erfassung farblicher Eigenschaften, der von dem Wertdokument remittierte optische Strahlung erfaßt, ein zweiter Sensor 34, im Beispiel ebenfalls ein optischer Sensor zur Erfassung spezieller spektraler Sicherheitsmerkmale der Wertdokumente, der ebenfalls von dem Wertdokument remittierte optische Strahlung erfaßt, und ein dritter Sensor 36, im Beispiel ein akustischer Sensor, genauer ein Ultraschallsensor, der von dem Wertdokument stammende, insbesondere durch ein Wertdokument transmittierte, Ultraschallsignale erfaßt.The sensor arrangement 24 comprises at least one sensor for this purpose; In this exemplary embodiment, three sensors are provided, namely a first sensor 32, in the example an optical sensor for detecting color properties, which detects optical radiation reflected from the value document second sensor 34, in the example also an optical sensor for detecting special spectral security features of the value documents, which also detects the optical document remitted optical radiation, and a third sensor 36, in the example an acoustic sensor, more precisely an ultrasonic sensor, which originates from the document of value, in particular detected by a value document transmitted, ultrasonic signals detected.

Während des Vorbeitransports eines Wertdokuments erfassen die Sensoren 32, 34 und 36 entsprechend ihrer Funktion Eigenschaften von durch die Relativlage der Sensoren zu dem Wertdokument bestimmten Abtastbereichen auf dem Wertdokument, wobei die entsprechenden Sensorsignale gebildet werden. Jeder der Sensoren kann dabei eine andere räumliche Auflösung aufweisen, d.h. die Größe und Verteilung der erfaßten Abtastbereiche auf dem Wertdokument können in Abhängigkeit von dem jeweiligen Sensor und der verwendeten Transportgeschwindigkeit variieren. Jedem der Abtastbereiche ist dabei ein Ort zugeordnet, der die Lage der Abtastbereiche für den jeweiligen Sensor zueinander und/oder relativ zu dem Wertdokument wiedergibt.During the advance transport of a value document, the sensors 32, 34 and 36 acquire, according to their function, properties of scanning ranges determined by the relative position of the sensors to the value document on the value document, wherein the corresponding sensor signals are formed. Each of the sensors can have a different spatial resolution, i. the size and distribution of the detected scan areas on the value document may vary depending on the particular sensor and the transport speed used. Each of the scanning areas is assigned a location which reproduces the position of the scanning areas for the respective sensor relative to one another and / or relative to the value document.

Aus den analogen oder digitalen Sensorsignalen der Sensoren 32, 34, 36 wird von der Steuer- Ausrichtung 30 bei einer Sensorsignalauswertung wenigstens eine Eigenschaft wenigstens eines Abtastbereichs und/oder wenigstens eine Wertdokumenteigenschaft ermittelt, die für die Überprüfung der Banknoten in Bezug auf deren Zustand relevant sind. Vorzugsweise werden mehrere dieser Eigenschaften ermittelt. Weiter wird mittels der Signale des Sensors 34 die Echtheit der Wertdokumente überprüft. Die Wertdokumenteigenschaften charakterisieren den Zustand der Wertdokumente, in diesem Beispiel den Zustand der Banknoten in Bezug auf die Verkehrsfähigkeit bzw. Umlauffähigkeit, d.h. die Eignung weiterhin als Zahlungsmittel verwendet werden zu können. Als entsprechende Wertdokumenteigenschaften werden in diesem Beispiel insbesondere das Vorhandensein von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen oder Flecken sowie das Vorhandensein von Rissen, Klebestreifen, Eselsohren und/oder Löchern, und/oder das Fehlen von Bestandteilen der Wertdokumente verwendet. Diese Wertdokumenteigenschaften können in Abhängigkeit von Sensorsignalen nur eines der Sensoren 32 oder 34 oder wenigstens zweier der Sensoren ermittelt werden.From the analog or digital sensor signals of the sensors 32, 34, 36, at least one characteristic of at least one scanning region and / or at least one value document characteristic are determined by the control alignment 30 in a sensor signal evaluation, which are relevant for checking the bank notes with respect to their state , Preferably, several of these properties are determined. Furthermore, the authenticity of the value documents is checked by means of the signals of the sensor 34. The value document properties characterize the state of the value documents, in this example the state of the banknotes with regard to the marketability or fitness for circulation, ie the suitability continues to be used as a means of payment to be able to. Corresponding value-document properties in this example are, in particular, the presence of soiling and / or color abrasions or stains and the presence of cracks, adhesive strips, dog-ears and / or holes, and / or the absence of components of the value documents. These value-document properties can be determined as a function of sensor signals of only one of the sensors 32 or 34 or at least two of the sensors.

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verfügt dazu insbesondere neben entsprechenden Schnittstellen für die Sensoren über einen Prozessor 38 und einen mit dem Prozessor 38 verbundenen Speicher 40, in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 38 die Vorrichtung steuert bzw. die Sensorsignale, insbesondere zur Ermittlung eines Gesamtzustands eines geprüften Wertdokuments, auswertet und entsprechende der Auswertung die Transporteinrichtung 18 ansteuert.For this purpose, the control and evaluation device 30 has, in addition to corresponding interfaces for the sensors, a processor 38 and a memory 40 connected to the processor 38 in which at least one computer program with program code is stored, in the execution of which the processor 38 controls the device or the sensor signals, in particular for determining a total state of a tested value document, evaluates and corresponding to the evaluation, the transport device 18 controls.

Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, genauer der Prozessor 38 darin, nach Ermittlung der Wertdokumenteigenschaften ein Kriterium für den Gesamtzustand des Wertdokuments prüfen, in das wenigstens eine der Wertdokumenteigenschaften eingeht bzw. das von wenigstens einer der Wertdokumenteigenschaften abhängt. In das Kriterium können insbesondere weiter Referenzdaten zur Festlegung eines noch zulässigen Zustands des Wertdokuments eingehen, die vorgegeben und in dem Speicher 40 gespeichert sind. Der Gesamtzustand kann beispielsweise durch zwei Kategorien "noch umlauffähig" bzw. "verkehrsfähig" oder "zu vernichten" gegeben sein. In Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, insbesondere der Prozessor 38 darin die Transporteinrichtung 18, genauer die Weiche 20, so an, daß das geprüfte Wertdokument entsprechend seinem ermittelten Gesamtzustand zur Ablage in das Ausgabefach 26 oder zur Vernichtung zu dem Shredder 28 transportiert wird.In particular, the control and evaluation device 30, or more precisely the processor 38 therein, after determining the value document properties, can check a criterion for the overall state of the value document into which at least one of the value document properties is received or which depends on at least one of the value document properties. In particular, further reference data for determining a still permissible state of the value document, which are predefined and stored in the memory 40, can enter into the criterion. The overall state can be given for example by two categories "still fit for use" or "marketable" or "to be destroyed". Depending on the determined state controls the control and evaluation device 30, in particular the processor 38 therein the transport means 18, more precisely the switch 20, so that the tested Value document according to its determined overall state for storage in the output tray 26 or for destruction to the shredder 28 is transported.

Zur Bearbeitung von Wertdokumenten 12 werden in das Eingabefach 14 als Stapel oder einzeln eingelegte Wertdokumente 12 von dem Vereinzler 16 vereinzelt und vereinzelt der Transporteinrichtung 18 zugeführt, die die vereinzelten Wertdokumente 12 der Sensoranordnung 24 zuführt. Diese erfaßt wenigstens eine Eigenschaft der Wertdokumente 12, wobei Sensorsignale gebildet werden, die die Eigenschaft des Wertdokuments wiedergeben. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 erfaßt die Sensorsignale, ermittelt in Abhängigkeit von diesen einen Zustand und die Echtheit des jeweiligen Wertdokuments und steuert in Abhängigkeit von dem Ergebnis die Weiche 20 so an, daß beispielsweise noch verwendbare Wertdokumente dem Ausgabefach 26 und zu vernichtende Wertdokumente dem Shredder 28 zur Vernichtung zugeführt werden.For processing documents of value 12 are separated from the singler 16 in the input tray 14 as a stack or individually inserted value documents 12 and occasionally the transport device 18 which supplies the isolated value documents 12 of the sensor assembly 24. This detects at least one property of the value documents 12, wherein sensor signals are formed, which reflect the property of the value document. The control and evaluation device 30 detects the sensor signals, determined in dependence on these a state and the authenticity of the respective value document and controls depending on the result, the switch 20 so that, for example, still usable value documents the output tray 26 and shredded documents of value to the shredder 28 are fed to destruction.

Klebestreifen auf den Wertdokumenten 12 können beispielsweise mittels des Sensors 36, erkannt werden. Zur Charakterisierung des Zustands der Banknoten kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 hierzu beispielsweise die Anzahl der Klebestreifen oder die Gesamtlänge bzw. Gesamtfläche der Klebestreifen aus den Sensorsignalen des Sensors 36 ermitteln.Adhesive strips on the value documents 12 can be detected, for example, by means of the sensor 36. To characterize the state of the banknotes, the control and evaluation device 30 can determine, for example, the number of adhesive strips or the total length or total area of the adhesive strips from the sensor signals of the sensor 36.

Zur Ermittlung des Gesamtzustands der Banknoten verwendet die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 das bereits erwähnte Kriterium, in das wenigstens eine der Eigenschaften eingehen kann. Die einzelnen Werte können beispielsweise in einem Kriterium verknüpft werden, beispielsweise mittels einer Linearkombination. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 vergleicht dann zur Ermittlung des Gesamtzustands der Banknoten die Linearkombination der den Zustand der Banknoten charakterisierenden Eigenschaften mit einem vorgegebenen Wert und entscheidet beispielsweise ob der Zustand der Banknoten gut oder schlecht ist, d. h. ob sie umlauffähig sind oder nicht. Dadurch wird erreicht, daß eine Banknote, die bereits eine erhebliche Verschmutzung und/oder Farbabnutzung aufweist, die aber für sich allein noch nicht dazu führen würde, daß der Zustand der Banknote als schlecht ermittelt werden würde, als schlecht ermittelt wird, wenn die Banknote zusätzlich z. B. auch nur wenige Flecken und/oder Risse usw. aufweist.To determine the overall state of the banknotes, the control and evaluation device 30 uses the criterion already mentioned, into which at least one of the properties can enter. The individual values can be linked, for example, in a criterion, for example by means of a linear combination. The control and evaluation device 30 then compares the linear combination to determine the overall state of the banknotes the properties characterizing the state of the banknotes with a predetermined value and, for example, decides whether the state of the banknotes is good or bad, ie whether they are fit or not. This ensures that a banknote, which already has a considerable contamination and / or color wear, but which would not in itself lead to the fact that the state of the banknote would be determined as bad, is determined as bad, if the banknote in addition z. B. also has few stains and / or cracks, etc.

Der Sensor 32, der zur ortsaufgelösten Erfassung von Farben der Wertdokumente 12 dient, ist in den Figuren 2 und 3 genauer gezeigt. Er wird im folgenden nur kurz beschrieben, eine ausführliche Beschreibung findet sich in der von der Anmelderin eingereichten Patentanmeldung WO2006/018283 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Der Sensor 32 ist als Zeilensensor ausgelegt, an dem zur Erfassung eines Bildes ein Wertdokument mit konstanter Geschwindigkeit vorbeitransportiert wird. Während des Vorbeitransports erfaßt der Sensor 32 Zeilenbilder, die entsprechend der Erfassungsreihenfolge zusammengesetzt ein zweidimensionales Bild des Wertdokuments ergeben.The sensor 32, which serves for the spatially resolved detection of colors of the value documents 12, is in the FIGS. 2 and 3 shown in more detail. It is described only briefly below, a detailed description can be found in the filed by the Applicant patent application WO2006 / 018283 , the contents of which are hereby incorporated by reference into the description. The sensor 32 is designed as a line sensor to which a document of value is transported at a constant speed in order to acquire an image. During the pre-transport, the sensor 32 acquires line images that, when combined in accordance with the acquisition order, yield a two-dimensional image of the value document.

Der Sensor 32 besitzt eine Lichtquelle 42 zur Beleuchtung eines Wertdokuments 12 mit optischer Strahlung 44 im sichtbaren Wellenlängenbereich, vorzugsweise weißem Licht. In dem Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 44 ist noch eine in den Figuren nicht gezeigte optionale Kondensoroptik zur Bündelung der abgegebenen Beleuchtungsstrahlung 44 angeordnet. Zur Erfassung der von dem Wertdokument 12 remittierten optischen Strahlung, im folgenden auch als Detektionsstrahlung bezeichnet, ist eine Farberfassungseinrichtung 46 vorgesehen.The sensor 32 has a light source 42 for illuminating a value document 12 with optical radiation 44 in the visible wavelength range, preferably white light. In the beam path of the illumination radiation 44, an optional condenser optics (not shown in the figures) for bundling the emitted illumination radiation 44 is arranged. For detecting the optical radiation remitted by the value document 12, also referred to below as detection radiation, a color detection device 46 is provided.

Die Farberfassungseinrichtung 46 besitzt entlang eines Detektionsstrahlengangs eine zur Begrenzung des Bildfelds vorgesehene, einen Eintrittsspalt bildende Blende 48 und ein Feld von selbstfokussierender Linsen 50, von dem in Fig. 2 beispielhaft nur eine Reihe abgebildet ist, von der wiederum nur die äußerste Linse zu sehen ist. Die selbstfokussierenden Linsen 50 lenken die Detektionsstrahlung auf eine räumlich spektral dispergierende Einrichtung 52, die die optische Strahlung in Spektralkomponenten zerlegt, die sich entsprechend ihrer spektralen Zusammensetzung entlang unterschiedlicher Raumrichtungen ausbreiten. Eine in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt Detektionsoptik fokussiert die Spektralkomponenten auf eine ortsauflösende Detektionseinrichtung 54 mit mehreren, der Anzahl der zu detektierenden Farben entsprechenden, im Beispiel drei, parallel zu Richtung des Eintrittsspalts ausgerichteten Zeilen 56, 58 und 60 von Detektionselementen, die auch als Detektorzeilen bezeichnet werden, die die Intensität der Spektralkomponenten entlang einer jeweiligen Zeile erfassen und entsprechende Detektionssignale bilden.The color detection device 46 has along a detection beam path provided for limiting the field of view, an entrance slit forming aperture 48 and a field of self-focusing lenses 50, from the in Fig. 2 by way of example only one row is shown, of which in turn only the outermost lens can be seen. The self-focusing lenses 50 direct the detection radiation onto a spatially spectral dispersing device 52, which decomposes the optical radiation into spectral components which propagate along different spatial directions according to their spectral composition. A detection optics (not shown in the figures for clarity) focuses the spectral components on a spatially resolving detection device 54 having a plurality of lines 56, 58 and 60 of detection elements aligned parallel to the direction of the entrance slit and corresponding to the number of colors to be detected are referred to as detector lines which detect the intensity of the spectral components along a respective line and form corresponding detection signals.

Die in der Nähe des zu prüfenden Wertdokuments 12 angeordnete Blende 48 bildet vorzugsweise einen Eintrittsspalt mit einer Spaltweite zwischen 0,1 und 0,2 mm und einer typischen Länge entsprechend einer zu erwartenden Breite der Wertdokumente, im Beispiel von Banknoten zwischen 10 und 200 mm, vorzugsweise bei etwa 100 mm.The aperture 48 arranged in the vicinity of the document of value 12 to be tested preferably forms an entrance slit with a gap width between 0.1 and 0.2 mm and a typical length corresponding to an expected width of the value documents, in the example of banknotes between 10 and 200 mm, preferably at about 100 mm.

Bei selbstfokussierenden Linsen 50 handelt es sich im Allgemeinen um zylinderförmige optische Elemente aus einem Material, welches einen von der optischen Achse des Zylinders zu dessen Mantel hin parabolisch abnehmenden Brechungsindex aufweist. Durch die Verwendung solcher Linsen 50 wird eine vom Abstand zwischen Wertdokument und Bild unabhängige und justierfreie 1:1-Abbildung des zu untersuchenden Teilbereichs des Wertdokuments 12 auf die dispergierende Einrichtung 52 erreicht.Self-focusing lenses 50 are generally cylindrical optical elements made of a material having a refractive index that parabolically decreases from the optical axis of the cylinder toward the cladding thereof. By the use of such lenses 50 is independent of the distance between value document and image and achieved adjustment-free 1: 1 mapping of the examined portion of the value document 12 to the dispersing device 52.

Als dispergierende Einrichtung 52 kann beispielsweise ein diffraktives Element wie ein optisches Gitter verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Prisma aus Kronglas mit einem Prismenwinkel von etwa 60° verwendet. Die dispergierende Einrichtung 52 ist so angeordnet, daß die Spektralkomponenten parallel zu einer Ebene verlaufen, die in guter Näherung orthogonal zu der Richtung des Eintrittsspalts verläuft.As the dispersing means 52, for example, a diffractive element such as an optical grating may be used. In this embodiment, however, a prism made of crown glass with a prism angle of about 60 ° is used. The dispersing means 52 is arranged so that the spectral components are parallel to a plane that is, to a good approximation, orthogonal to the direction of the entrance slit.

Zur entlang einer Zeile ortsaufgelösten Detektion der Spektralkomponenten dient die Detektionseinrichtung 54, die zur Erzeugung von Bilddaten, die Farben eines untersuchten Wertdokuments dienen, mit einer Farbauswerteeinrichtung 62, d.h. einer Vorrichtung zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, verbunden, die in diesem Beispiel in die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 integriert ist, was aber nicht notwendig ist.For detection of the spectral components, which is spatially resolved along a line, the detection device 54, which is used to generate image data which serves the colors of a document of value examined, is used with a color evaluation device 62, i. a device for the detection of dirt and / or Farbabnutzungen in the range of color transitions according to a first preferred embodiment of the invention, connected, which is integrated in this example in the control and evaluation device 30, but this is not necessary.

Die Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 sind auf einem gemeinsamen, der Übersichtlichkeit halber nur in Fig. 3 gezeigten Träger 63 angebracht.The detection element lines 56, 58 and 60 are on a common, for the sake of clarity only in Fig. 3 shown carrier 63 attached.

In der Richtung der Zeilen sind die Ausdehnungen der Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 konstant. Die Breite der Detektionselemente einer Zeile, d.h. der Ausdehnung in Richtung der Zeile, und deren Abstand in Richtung der Zeile sind jeweils gleich und durch die erforderliche Auflösung vorgegeben, im Beispiel etwa 0,2 mm für eine Auflösung von 125 dpi.In the direction of the lines, the extents of the detection element lines 56, 58 and 60 are constant. The width of the detection elements of a line, ie the extension in the direction of the line, and their distance in the direction of the line are in each case the same and predetermined by the required resolution, in the example about 0.2 mm for a resolution of 125 dpi.

Um möglichst unmittelbar Detektionssignale erhalten zu können, die dem Farbempfinden des Menschen möglichst gut entsprechen, unterscheiden sich die Detektorzeilen 56, 58 und 60 durch die Höhe h der Detektionselemente der jeweiligen Zeile, d.h. ihre Ausdehnung orthogonal zu der Richtung der Zeile (vgl. Fig. 3). Dadurch empfangen die Detektionselemente verschiedener Zeilen entsprechend ihrer Höhe unterschiedlich breite Spektralbereiche, so daß das Empfindlichkeitsspektrum der Detektionseinrichtung 54 entsprechend beeinflußt wird. Zur Auswahl der Lage der Spektralbänder können sich die Abstände d der Detektorzeilen 56, 58 und 60 voneinander unterscheiden. Die Höhen der Detektionselemente und die Abstände der Detektorzeilen in der Richtung der räumlichen Auffächerung der Spektralkomponenten, d.h. quer zur Richtung der Zeilen, sind so gewählt, daß eine Detektion möglich ist, die wenigstens näherungsweise dem des Farbempfindens des Menschen nahekommt bzw. daß das erfaßte Spektrum zumindest näherungsweise an das Farbempfinden des menschlichen Auges angepaßt ist.In order to be able to obtain as directly as possible detection signals which correspond as well as possible to human color perception, the detector lines 56, 58 and 60 differ in the height h of the detection elements of the respective line, ie their extent orthogonal to the direction of the line (cf. Fig. 3 ). As a result, the detection elements of different lines receive different width spectral ranges according to their height, so that the sensitivity spectrum of the detection device 54 is influenced accordingly. For selecting the position of the spectral bands, the distances d of the detector lines 56, 58 and 60 can differ from one another. The heights of the detection elements and the distances of the detector lines in the direction of the spatial fanning of the spectral components, ie transversely to the direction of the lines are chosen so that a detection is at least approximately close to that of the color perception of man or that the detected spectrum at least approximately adapted to the color perception of the human eye.

Die einzelnen Detektorzeilen können beispielsweise auf Silizium basieren. Dabei müssen die Detektorzeilen 56, 58 und 60 für eine Annäherung des Farbempfindens des menschlichen Auges zur Erfassung von spektralen Anteilen aus dem "blauen" und dem "infraroten" Spektralbereich eine vergleichsweise große Höhe besitzen, da Silizium für diese Wellenlängenbereiche unempfindlicher als für andere Wellenlängenbereiche ist.The individual detector rows can be based on silicon, for example. The detector lines 56, 58 and 60 must have a comparatively high level for approximating the color perception of the human eye to detect spectral components from the "blue" and "infrared" spectral regions, since silicon is less sensitive to these wavelength ranges than to other wavelength ranges ,

Eine weitere Angleichung an das Farbempfinden des Menschen kann erzielt werden, wenn die erfaßten spektralen Anteile abhängig oder unabhängig von der Geometrie der Detektorzeilen 56, 58 und 60 in der Farbauswerteeinrichtung 62 gewichtet werden. Die spektralen Anteile können insbesondere abhängig von ihren Intensitäten mittels multiplikativer Gewichtungsfaktoren individuell gewichtet werden, wobei die Gewichtungsfaktoren abhängig von dem Spektrum sind, welches angenähert werden soll. Dabei wird beispielsweise in einem Siliziumdetektor festgestellt, daß der spektrale Anteil im "roten" Spektralbereich insgesamt einen Intensitätswert list aufweist, der Wert jedoch Isoll betragen sollte. Dann wird zur Kalibrierung der Gewichtungsfaktor von vornherein so eingestellt, daß ein erfaßter Intensitätswert unter Verwendung des Gewichtsfaktors in einen kalibrierten Wert umgewandelt wird. Diese Anpassung erfolgt für alle zu erfassenden spektralen Anteile bei der Kalibrierung der Gesamtvorrichtung.Further approximation to human color perception can be achieved by weighting the detected spectral components depending on or independently of the geometry of the detector lines 56, 58 and 60 in the color evaluator 62. The spectral components can in particular be weighted individually depending on their intensities by means of multiplicative weighting factors, the weighting factors being dependent of the spectrum that should be approximated. In this case, for example, it is found in a silicon detector that the spectral component in the "red" spectral range has an overall intensity value list, but the value should be I soll . Then, for calibration, the weighting factor is initially set to convert a detected intensity value to a calibrated value using the weighting factor. This adjustment is made for all spectral components to be detected in the calibration of the overall device.

Hier wird davon ausgegangen, daß nach Kalibrierung die Farbauswerteeinrichtung 62 aus den Detektionssignalen der Detektorzeilen 56, 58 und 60, Bilddaten erzeugen kann, die in guter Näherung als Farbkoordinaten in dem genormten CIE XYZ-Farbraum verwendet werden können.Here, it is assumed that after calibration, the color evaluator 62 can generate from the detection signals of the detector lines 56, 58 and 60, image data which can be used to a good approximation as color coordinates in the standard CIE XYZ color space.

Zur Erfassung eines Farbbildes eines Wertdokuments 12 wird dieses an der Farberfassungseinrichtung 46 mit konstanter Geschwindigkeit vorbeitransportiert, wobei in konstanten Zeitabständen mit den Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 Intensitätsdaten orts- und farbaufgelöst erfaßt werden. Die Intensitätsdaten stellen Bilddaten dar, die die Eigenschaften von Pixeln eines Zeilenbildes beschreiben, das den von der Farberfassungseinrichtung 46 erfaßten zeilenförmigen Bereich des Wertdokuments 12 wiedergibt. Durch Aneinandersetzen der Zeilenbilder entsprechend der zeitlichen Reihenfolge der Erfassung, d.h. entsprechende Zuordnung der Bilddaten, wird dann ein Bild des Wertdokuments mit Pixeln erhalten.In order to acquire a color image of a value document 12, it is conveyed past the color detection device 46 at a constant speed, wherein intensity data are recorded at constant time intervals with the detection element lines 56, 58 and 60 with spatial and color resolution. The intensity data represents image data describing the properties of pixels of a line image representing the line-shaped area of the value document 12 detected by the color detector 46. By juxtaposing the line images according to the time order of detection, i. corresponding assignment of the image data, then an image of the value document is obtained with pixels.

Zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Farbübergängen auf untersuchten Wertdokumenten dient die Vorrichtung 62, die wie bereits ausgeführt, in die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 integriert ist. Zur Erkennung von Farbübergängen ist in dem Speicher 40 ein Computerprogramm gespeichert, bei dessen Ausführung durch den Prozessor 38 das im Folgenden geschilderte, in Fig. 7 veranschaulichte Verfahren durchgeführt wird. Der Prozessor 38 bildet dabei mit einem entsprechenden Softwaremodul des Computerprogramms eine Schnittstelle zur Erfassung von Verarbeitungsdaten, die in den Figuren nicht explizit gezeigt ist.To carry out a method for detecting color transitions on examined value documents, the device 62, which, as already explained, is integrated in the control and evaluation device 30. To detect color transitions in the memory 40 is a computer program stored in the execution by the processor 38, the below-described, in Fig. 7 illustrated method is performed. The processor 38 forms, with a corresponding software module of the computer program, an interface for the acquisition of processing data, which is not explicitly shown in the figures.

Das Verfahren beruht unter anderem auf folgenden Grundlagen, die exemplarisch an einer in Fig. 4 gezeigten Banknote 64 als Wertdokument 12 geschildert werden. Die Banknote 64 verfügt über einen Bildbereich 65, der Flächen verschiedener Farbe aufweist.The method is based inter alia on the following principles, which are exemplified by an in Fig. 4 shown banknote 64 are described as value document 12. Banknote 64 has an image area 65 that has areas of different colors.

Auf der als druckfrisch angenommenen echten Banknote 64 eines vorgegebenen Banknotentyps befindet sich insbesondere ein Abschnitt 66, auf dem sich ein Farbübergang von einer ersten Farbe, einem tiefen Lila, zu einer zweiten Farbe, einem hellen Gelb, befindet. In Fig. 5 ist ein Teil des Farbübergangs nochmals in unter Verwendung von schwarzen Punkten gezeigt, die Anteile des tiefen Lila veranschaulichen sollen.In particular, a section 66, on which there is a color transition from a first color, a deep purple, to a second color, a bright yellow, is located on the genuine banknote 64 of a given type of banknotes assumed to be fresh in print. In Fig. 5 Part of the color transition is shown again in using black dots to illustrate the deep purple proportions.

Zerlegt man diesen für den Banknotentyp vorgegebenen Abschnitt 66 in quadratische Bildelemente 68, die den Abschnitt 66 überschneidungsfrei vollständig überdecken, können jedem der Bildelemente Farbkoordinatenwerte bzw. ein durch diese dargestellter Farbpunkt in einem Farbraum, in diesem Beispiel dem CIE L*a*b-Farbraum als geräteunabhängig definiertem Farbraum, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist, und ein entsprechender Ort bzw. eine entsprechende Lage auf dem Wertdokument 12 zugeordnet werden.By decomposing this banknote-type section 66 into quadratic pixels 68 completely overlapping the section 66 without overlapping, each of the picture elements can have color coordinate values or a color point represented by them in a color space, in this example the CIE L * a * b color space color space defined as device-independent, which is linearized in relation to the perception of color differences by humans, and a corresponding location or a corresponding position on the value document 12 are assigned.

In einer Darstellung der Farbpunkte des Abschnitts 66 in dem Koordinatensystem des Farbraums (vgl. Fig. 6) liegen die Farbpunkte in sehr guter Näherung auf einer Strecke 70, die zwei Endpunkte T1 und T2 verbindet, die den Farben, zwischen denen der Übergang auftritt, entsprechen.In a representation of the color points of the section 66 in the coordinate system of the color space (see. Fig. 6 ), the color points are in a very good approximation on a path 70 that connects two endpoints T 1 and T 2 that correspond to the colors between which the transition occurs.

Insbesondere kann ein Merkmalsabschnitt des Farbraums durch die 'Strecke 70, genauer deren Endpunkte, und einen kleinsten Abstand Δe angegeben werden, der so gewählt ist, daß der Abstand der vorgegebenen Punkte von der Strecke nicht größer ist als der kleinste Abstand. Die Strecke und der kleinste Abstand Δe definieren eine geschlossene Fläche im Farbraum.In particular, a feature portion of the color space may be indicated by the distance 70, more precisely its endpoints, and a smallest distance Δe chosen such that the distance of the predetermined points from the distance is not greater than the smallest distance. The distance and the smallest distance Δe define a closed area in the color space.

Durch nur leichte und gleichmäßige Verschmutzung und/oder Farbabnutzung der Banknote, die einen weiteren Gebrauch der Banknote noch zulassen, werden die erfaßten Farbpunkte nicht innerhalb der Fläche und insbesondere genau auf der Strecke 70 liegen, sondern einen gewissen Abstand von derselben aufweisen. Ist der Abstand nur klein, wird ein Mensch bei einer Betrachtung der Banknote keine oder eine nur sehr geringe Abweichung von einer druckfrischen Banknote feststellen. Zur Quantifizierung kann beispielsweise das Kriterium verwendet werden, daß ein erfaßte Farbpunkt keine relevante Abweichung im Farbraum darstellt, wenn dessen Abstand von der Strecke 70 kleiner als ein vorgegebener Höchstabstand ΔE, im Beispiel ein Höchstabstand von 2, ist. Der Höchstabstand ist dabei kleiner als Δe, das in diesem Ausführungsbeispiel bei der Erkennung nicht berechnet zu werden braucht, sondern nur für die Wahl von ΔE eine Rolle spielt. Ist der Abstand größer, kann eine deutliche Farbabweichung erkannt werden, so daß die Banknote für einen Umlauf nicht mehr geeignet ist, da ein Mensch Farbabweichungen zu druckfrischen Banknoten feststellen würde. Der Höchstabstand ΔE kann in einem anderen Ausführungsbeispiel auch als Summe aus Δe und einem weiteren Wert ermittelt werden, der einen minimalen Abstand von zwei Farbpunkten im Farbraum beschreibt, die der Beobachter gerade noch als verschieden erkennt.By only slight and uniform soiling and / or color wear of the banknote, which still allow further use of the banknote, the detected color points will not lie within the area and in particular exactly on the route 70, but have a certain distance from the same. If the distance is only small, a human being will observe no or only a very small deviation from a fresh banknote when viewing the banknote. For quantification, for example, the criterion can be used that a detected color point does not represent a relevant deviation in the color space if its distance from the distance 70 is less than a predetermined maximum distance ΔE, in the example a maximum distance of 2. The maximum distance is smaller than Δe, which in this embodiment need not be calculated in the recognition, but plays only a role for the choice of ΔE. If the distance is greater, a distinct color deviation can be detected, so that the banknote is no longer suitable for circulation because a person would notice color deviations from freshly printed banknotes. In another embodiment, the maximum distance ΔE can also be determined as the sum of Δe and a further value which describes a minimum distance of two color points in the color space, which the observer just recognizes as being different.

Um feststellen zu können, ob ein Farbpunkt innerhalb des Höchstabstands liegt, wird eine Farbreferenzverteilung für die Farbpunkte bzw. die entsprechenden Farbkoordinatenwerte des vorgegebenen Abschnitts einem druckfrischen Wertdokument bzw. einer druckfrischen Banknote eines vorgegebenen Typs definiert. Diese ist durch eine geschlossene Referenzfläche 72 gegeben, die durch den Höchstabstand und die Strecke, beispielsweise durch deren Endpunkte gegeben sein kann und deren Punkte insbesondere genau den Höchstabstand von der Strecke 70 aufweisen. Innerhalb oder auf der Referenzfläche 72 liegende Farbpunkte entsprechen der Farbreferenzverteilung, andere nicht.In order to be able to determine whether a color point lies within the maximum distance, a color reference distribution for the color points or the corresponding color coordinate values of the given section is defined for a fresh printing document or a freshly printed banknote of a given type. This is given by a closed reference surface 72, which may be given by the maximum distance and the distance, for example by the end points and whose points in particular have exactly the maximum distance from the distance 70. Color points lying within or on the reference surface 72 correspond to the color reference distribution, others not.

Weiter muß noch festgestellt werden, daß die den Farbpunkten, die der Farbreferenzverteilung entsprechen, entsprechenden Bildelemente in dem Abschnitt der Banknote auch entsprechend für den vorgegebenen Banknotentyp vorgegebenen Referenzlagen verteilt sind.It must also be stated that the picture elements corresponding to the color dots corresponding to the color reference distribution are also distributed in the section of the banknote corresponding to reference positions predetermined for the given banknote type.

Wird also eine Banknote des vorgegebenen Banknotentyps untersucht und finden sich Farbpunkte außerhalb der Referenzfläche, sind diese auf Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen zurückzuführen. Farbpunkte innerhalb oder auf der Referenzfläche dagegen gehören zu einem Farbübergang in dem Abschnitt einer Banknote des vorgegebenen Typs, wenn deren örtliche Verteilung der durch die Referenzlagen vorgegebenen örtlichen Referenzverteilung entspricht.If, therefore, a banknote of the given banknote type is examined and if color dots are located outside the reference area, these are due to soiling and / or color abrasions. In contrast, color points within or on the reference surface belong to a color transition in the section of a banknote of the given type, if their local distribution corresponds to the local reference distribution predetermined by the reference layers.

Um eine schnelle Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen, erweist es sich als günstig, für einen Farbpunkt nur zu prüfen, ob dieser von der Strecke 70 einen Abstand aufweist, der kleiner ist als der Höchstabstand ΔE. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden. Liegt ein Farbpunkt P1 so, daß das durch den Farbpunkt gehende Lot auf eine koaxial zu der Strecke verlaufende Gerade die Strecke schneidet, so ist der Abstand zwischen der Farbpunkt P1 und dem Fußpunkt des Lots der gesuchte Abstand (vgl. der Farbpunkt P1 in Fig. 6).In order to enable a fast implementation of the method, it proves to be favorable to check for a color point only if it has a distance from the distance 70 which is smaller than the maximum distance ΔE. There are two cases to be distinguished. If a color point P 1 is such that the perpendicular passing through the color point intersects the line on a straight line running coaxially to the line, then the distance between the color point P 1 and the base point of the Lots is the sought distance (compare the color point P 1 in Fig. 6 ).

Schneidet das Lot dagegen die Strecke nicht (vgl. Farbpunkt P2 in Fig. 6), so ist als Abstand des Farbpunktes von der Strecke der kleinere der beiden Abstände des Farbpunkts von den Endpunkten T1 und T2 der Strecke zu verwenden.On the other hand, if the plumb does not cut the line (compare color point P 2 in Fig. 6 ), the distance of the color point from the distance to be used is the smaller of the two distances of the color point from the end points T 1 and T 2 of the distance.

Der Abstand eines Punktes P mit Farbraumvektor p vom Ursprung des Farbraums bzw. Farbraumkoordinatensystems zu dem Punkt P von einer Strecke mit den Endpunkten T1 (mit Farbraumvektor ti) und T2 (mit Farbraumvektor t2) kann als Länge des folgenden Abstandsvektors D ermittelt werden: D = p t 1 e 21 min t 2 t 1 , max 0 , p t 1 e 21 ,

Figure imgb0001
wobei e 21 = t 2 t 1 t 2 t 1
Figure imgb0002
der Einheitsvektor in Richtung von t2-t1 ist.The distance of a point P with color space vector p from the origin of the color space or coordinate system to the point P of a distance with the end points T 1 (with color space vector ti) and T 2 (with color space vector t 2 ) can be determined as the length of the following distance vector D. : D = p - t 1 - e 21 min t 2 - t 1 . Max 0 . p - t 1 e 21 .
Figure imgb0001
in which e 21 = t 2 - t 1 t 2 - t 1
Figure imgb0002
is the unit vector in the direction of t 2 -t 1 .

Bezeichnet ΔE den Höchstabstand, so entspricht ein Farbpunkt der Farbreferenzverteilung, wenn das Kriterium für den maximal zulässigen Abstand D2<(ΔE)2 erfüllt ist.If ΔE denotes the maximum distance, a color point corresponds to the color reference distribution if the criterion for the maximum permissible distance D 2 <(ΔE) 2 is fulfilled.

In diesem Beispiel wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß für alle vorgegebenen Typen von Wertdokumenten ein Abschnitt so ausgewählt wird, daß in diesem nur ein vorgegebener Farbübergang auftreten sollte. Allgemein können mehrere Abschnitte untersucht werden; wird dann für wenigstens einen der Abschnitte das Fehlen eines für den Abschnitt vorgegebenen Farbübergangs erkannt, wird das Wertdokument als nicht umlauffähig ausgesondert. Das Verfahren in diesem ersten Ausführungsbeispiel läuft folgendermaßen ab (vgl. Fig. 7).In this example, for the sake of simplicity, it is assumed that a section is selected for all given types of value documents is that in this only a predetermined color transition should occur. In general, several sections can be examined; If the absence of a color transition specified for the section is then detected for at least one of the sections, the value document is rejected as unfit for use. The method in this first embodiment is as follows (see. Fig. 7 ).

In Schritt S10 wird zunächst ein Bild des Abschnitts des Wertdokuments erfaßt. Dazu wird das Wertdokument mit im Beispiel konstanter Transportgeschwindigkeit an der Farberfassungseinrichtung 46, insbesondere der Detektionseinrichtung 54 vorbeibewegt; während dieser Bewegung werden in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit vorgegebenen Zeitabständen mittels der Detektorzeilen bzw. Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 Bilddaten erfaßt, die die entsprechend der jeweiligen Detektorzeile Farben von Pixeln wiedergeben, die bei Anordnung in der Reihenfolge ihrer Erfassung ein Bild des untersuchten Abschnitts des Wertdokuments wiedergeben. Die Bilddaten für ein Pixel umfassen also die Farbwerte, im Beispiel die Farbkoordinatenwerte im CIE-XYZ-Farbraum, sowie den Ort bzw. die Lage des Pixels auf der Banknote.In step S10, first, an image of the portion of the value document is acquired. For this purpose, the value document is moved past the color detection device 46, in particular the detection device 54, with a transport speed constant in the example; during this movement image data are recorded in dependence on the transport speed at predetermined time intervals by means of the detector lines or detection element lines 56, 58 and 60, which reproduce colors of pixels corresponding to the respective detector line, which, when arranged in the order of their acquisition, form an image of the examined section of the image Play the value document. The image data for a pixel thus comprise the color values, in the example the color coordinate values in the CIE-XYZ color space, as well as the location or the position of the pixel on the banknote.

Diese Bilddaten werden dann in Schritt S12 einer Tiefpaßfilterung unterzogen. Im Beispiel werden dazu jeweils für ein gewähltes Pixel die Werte jeder der Farbkoordinaten ersetzt durch den Mittelwert der Werte der jeweiligen Farbkoordinate über das gewählte Pixel und Pixel in einem vorgegebenen Mittelungsabstand. Hier können beispielsweise jeweils für ein gewähltes Pixel die Werte jeder der Farbkoordinaten durch den Mittelwert der Werte der jeweiligen Farbkoordinate über die Pixel in einem Quadrat ersetzt werden, in dessen Mittelpunkt das gewählte Pixel sitzt. Die Seitenlänge des Quadrats wird in Einheiten der Länge der Pixelkanten festgelegt und beträgt im Beispiel wenigstens 5 Pixel. Durch diese Tiefpaßfilterung kann erreicht werden, daß feine Linien, deren Farbe von der der Nachbarbereiche der Linien abweicht, nicht als einzelne Farbübergänge erkannt werden. Solche Farbübergänge sind für die Untersuchung auf den Zustand der Banknoten nämlich ohne Belang.This image data is then subjected to low-pass filtering in step S12. In the example, for each selected pixel, the values of each of the color coordinates are replaced by the average of the values of the respective color coordinates over the selected pixel and pixels at a predetermined averaging distance. Here, for example, for each selected pixel, the values of each of the color coordinates may be replaced by the average of the values of the respective color coordinate over the pixels in a square centered on the selected pixel. The side length of the square is set in units of the length of the pixel edges and is in the example at least 5 pixels. By this low-pass filtering can be achieved that fine lines, the color of which deviates from the neighboring areas of the lines are not recognized as individual color transitions. Such color transitions are irrelevant for the examination of the condition of the banknotes.

In Schritt S14 werden die tiefpaßgefilterten Bilddaten der Pixel in Verarbeitungsdaten von den Pixeln, d.h. gleichen Bereichen des Bildes, entsprechenden Bildelementen transformiert, indem die Farbkoordinatenwerte in den Bilddaten nach bekannten Formeln in den Farbraum CIE L*a*b transformiert werden. Diese Farbkoordinatenwerte entsprechen, wie oben ausgeführt, einem Farbpunkt in dem Farbraum. Der CIE L*a*b-Farbraum zeichnet sich dadurch aus, daß Abstände zwischen Farbpunkten in diesem Farbraum wenigstens näherungsweise vom Menschen wahrgenommene, quantifizierte Unterschiede zwischen Farben wiedergeben. Die Verarbeitungsdaten umfassen weiter den Ort bzw. die Lage des Pixels auf der Banknote.In step S14, the low pass filtered image data of the pixels in processing data from the pixels, i. identical areas of the image, corresponding pixels are transformed by the color coordinate values are transformed in the image data according to known formulas in the color space CIE L * a * b. As stated above, these color coordinate values correspond to a color point in the color space. The CIE L * a * b color space is characterized by the fact that distances between color points in this color space at least approximately reflect human-perceived, quantified differences between colors. The processing data further includes the location of the pixel on the bill.

In Schritt S16 wird auf der Basis der Bilddaten der Pixel mit bekannten Verfahren ein Typ des untersuchten Wertdokuments bestimmt; ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in DE 100 45 360 A1 beschrieben. Dieser ermittelte Typ dient zur Vorgabe der Farbreferenzverteilung und der Referenzlagen. Dazu ist in dem Speicher 40 der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 eine Liste von Banknotentypen, die verschiedene Denomination für wenigstens einen Währungsraum umfaßt, mit Daten über entsprechende Farbreferenzverteilungen, gegeben durch die Farbkoordinatenwerte von Endpunkten von Strecken im CIE-L*a*b-Farbraum und den Höchstabstand ΔE, und entsprechende Referenzlagen gespeichert.In step S16, a type of the examined value document is determined based on the image data of the pixels by known methods; an example of such a procedure is in DE 100 45 360 A1 described. This determined type is used to specify the color reference distribution and the reference positions. For this purpose, in the memory 40 of the control and evaluation device 30 is a list of banknote types comprising different denominations for at least one currency area, with data on corresponding color reference distributions given by the color coordinate values of endpoints of links in the CIE-L * a * b color space and the maximum distance .DELTA.E, and corresponding reference positions are stored.

In Schritt S18 wird geprüft, für welche Bildelemente, die in dem vorgegebenen Abschnitt liegen, die Farbkoordinatenwerte in den Verarbeitungsdaten bzw. die entsprechenden Farbpunkte der Farbreferenzverteilung für den in Schritt S16 ermittelten Banknotentyp entsprechen.In step S18, it is checked for which picture elements located in the predetermined section the color coordinate values in the processing data and the corresponding color points of the color reference distribution respectively correspond to the banknote type determined in step S16.

Dazu werden, wie oben beschrieben, die Quadrate der Abstände der Farbpunkte von der jeweiligen Strecke ermittelt und mit dem Quadrat des Höchstabstands verglichen. Ist für einen Farbpunkt bzw. das entsprechende Bildelement kleiner als das Quadrat des Höchstabstands wird es entsprechend als der Farbreferenzverteilung entsprechend gekennzeichnet.For this purpose, as described above, the squares of the distances of the color dots from the respective distance are determined and compared with the square of the maximum distance. If a color point or the corresponding picture element is smaller than the square of the maximum distance, it is correspondingly marked as corresponding to the color reference distribution.

In Schritt S20 wird geprüft, ob die der Farbreferenzverteilung entsprechenden Bildelemente an Orten auf der Banknote bzw. in dem Abschnitt liegen, die einer für die Farbreferenzverteilung vorgegebenen Ortsverteilung, gegeben durch Referenzlagen, entsprechen. Im Beispiel wird genauer geprüft, welche der Orte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. Der Farbreferenzverteilung entsprechende Bildelemente, deren Orte nicht der Ortsverteilung entsprechen, und nicht als der Farbreferenzverteilung entsprechende Bildelemente werden dann als Farbabweichungen gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Referenzlagen durch Lagekoordinaten in dem Abschnitt gegeben. Eine Lage eines Bildelements entspricht einer der Referenzlagen, wenn deren euklidischer Abstand kleiner als ein vorgegebenen Höchstabstand im Ortsraum ist, der beispielsweise in Abhängigkeit von der zu erwartenden Genauigkeit der Ausrichtung der Farberfassungseinrichtung zu dem Wertdokument gewählt sein kann.In step S20, it is checked whether the picture elements corresponding to the color reference distribution are at locations on the banknote or in the section corresponding to a spatial distribution predetermined by the color reference distribution, given by reference positions. The example examines in more detail which of the locations lie within a given range. Pixels corresponding to the color reference distribution whose locations do not correspond to the location distribution and pixels not corresponding to the color reference distribution are then marked as color deviations. In this embodiment, the reference positions are given by position coordinates in the section. A position of a picture element corresponds to one of the reference positions if its Euclidean distance is smaller than a predetermined maximum distance in the position space, which can be selected, for example, as a function of the expected accuracy of the orientation of the color detection device to the value document.

In Schritt S22 wird anhand eines vorgegebenen Kriteriums für die nicht der Farbreferenzverteilung entsprechenden Bildelemente entschieden, ob das Wertdokument als unverschmutzt einzuordnen ist oder nicht. In diesem Beispiel wird dazu die Anzahl der Bildelemente, die als Farbabweichung gekennzeichnet sind, mit einer für den Wertdokumenttyp vorgegebenen Maximalanzahl N verglichen.In step S22, it is decided on the basis of a predetermined criterion for the picture elements not corresponding to the color reference distribution whether or not the value document is to be classified as unsoiled. In this example For this purpose, the number of picture elements marked as color deviation is compared with a maximum number N given for the value document type.

Liegt die Anzahl der Abweichungen über der Maximalanzahl N, wird das Wertdokument als für zu verschmutzt für einen weiteren Gebrauch angesehen und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 36 steuert die Weiche 20 so an, daß das Wertdokument dem Shredder 26 zugeführt wird. Andernfalls wird steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 36 die Weiche 20 so an, daß das Wertdokument in die Ablage 26 transportiert wird.If the number of deviations exceeds the maximum number N, the value document is considered to be too dirty for further use and the control and evaluation device 36 controls the switch 20 so that the value document is fed to the shredder 26. Otherwise, the control and evaluation device 36 controls the switch 20 so that the value document is transported to the tray 26.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird als Farbraum statt des CIE-L*a*b-Farbraums der RGB-Farbraum gewählt. In Fig. 8 ist dazu die Verteilung der Farbraumpunkte des in Fig. 6 dargestellten Farbübergangs gezeigt. Wie leicht zu erkennen, ergibt sich auch hier eine sehr gute Annäherung durch ein Geradenstück bzw. eine Strecke.In a second embodiment, the RGB color space is chosen as the color space instead of the CIE-L * a * b color space. In Fig. 8 is the distribution of the color space points in Fig. 6 shown color transition shown. As can easily be seen, this results in a very good approximation by a straight line or a stretch.

Bei dem Verfahren braucht nur in Schritt S14 eine Transformation in den RGB-Farbraum vorgenommen zu werden. Weiterhin müssen Daten, die die Farbreferenzverteilung beschreiben, entsprechend geändert werden.In the method, a transformation into the RGB color space only needs to be performed in step S14. Furthermore, data describing the color reference distribution must be changed accordingly.

Alle anderen Einzelheiten entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels.All other details correspond to those of the first embodiment.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch, daß kompliziertere Farbübergänge geprüft werden können.A third preferred embodiment differs from the first embodiment only in that more complicated color transitions can be checked.

Ein Beispiel für eine solche komplizierte Farbreferenzverteilung für einen komplizierteren Farbübergang, hier zwischen drei Farben, ist in Fig. 9 veranschaulicht. Der Farbübergang entspricht einer Farbreferenzverteilung, die durch eine Referenzfläche 74 dargestellt werden kann. Die Referenzfläche kann selbst durch zwei Strecken 76 und 76' und einen Höchstabstand ΔE dargestellt werden. Die Farbpunkte der Referenzfläche sind gegeben durch alle Farbpunkte, deren Abstand von den beiden Strecken berechnet nach dem oben geschilderten Verfahren kleiner als der Höchstabstand ist.An example of such a complicated color reference distribution for a more complicated color transition, here between three colors, is in Fig. 9 illustrated. The color transition corresponds to a color reference distribution that can be represented by a reference surface 74. The reference surface can itself be represented by two distances 76 and 76 'and a maximum distance ΔE. The color points of the reference surface are given by all color points whose distance from the two distances calculated by the above-described method is smaller than the maximum distance.

Allgemein kann die Referenzfläche durch N Strecken mit Endpunkten Ti1 und Ti2, dargestellt durch Vektoren ti1 und ti2, in dem verwendeten Farbraum dargestellt werden, wobei i=1, ... , N eine natürliche Zahl ist. Das Quadrat des Abstands eines Farbpunkts von den Strecken ist dann gegeben durch D 2 = min i = 1 , , N p t 1 i e i 21 min t i 2 t i 1 , max 0 , p t i 1 e i 21 2

Figure imgb0003
mit e i 21 = t i 2 t i 1 t i 2 t i 1 .
Figure imgb0004
In general, the reference area can be represented by N distances with endpoints T i1 and T i2 , represented by vectors t i1 and t i2 , in the color space used, where i = 1,..., N is a natural number. The square of the distance of a color point from the distances is then given by D 2 = min i = 1 . ... . N p - t 1 i - e i 21 min t i 2 - t i 1 . Max 0 . p - t i 1 e i 21 2
Figure imgb0003
With e i 21 = t i 2 - t i 1 t i 2 - t i 1 ,
Figure imgb0004

Dies ist in Fig. 8 für den Fall N=2 gezeigt, wobei T12=T21 ist.This is in Fig. 8 for the case N = 2, where T 12 = T 21 .

Das entsprechende Verfahren unterscheidet sich von dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels nur darin, daß in Schritt S18 nun die zuletzt aufgeführte Abstandsbestimmung ausgeführt wird.The corresponding method differs from the method of the first embodiment only in that in step S18 now the last-mentioned distance determination is performed.

In anderen Ausführungsbeispielen wird nicht jedem Pixel ein Bildelement zugeordnet, so daß die örtliche Auflösung im Zuge der Tiefpaßfilterung reduziert wird. Beispielsweise kann die Reduktion so erfolgen, daß nur halb so viele Bildelemente gebildet werden wie Pixel vorhanden sind.In other embodiments, not every pixel is assigned a picture element, so that the local resolution is reduced in the course of the low-pass filtering becomes. For example, the reduction can be made so that only half as many picture elements are formed as pixels are present.

In anderen Ausführungsbeispielen werden andere Farberfassungseinrichtungen verwendet, wie sie beispielsweise in der WO2006/018283 beschrieben sind. Weiter können auch konventionelle Farbsensoren mit Farbfiltern verwendet werden.In other embodiments, other color detection means are used, as for example in the WO2006 / 018283 are described. Furthermore, conventional color sensors with color filters can also be used.

Im allgemeinen können die Bilddaten durch Relativbewegung von Farberfassungseinrichtung und Wertdokument, also beispielsweise auch durch Bewegung der Farberfassungseinrichtung erhalten werden.In general, the image data can be obtained by relative movement of color detection device and value document, that is, for example, by movement of the color detection device.

In weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die Bilddaten zu einem Zeitpunkt zu erfassen, wozu dann eine entsprechende Farberfassungseinrichtung zur Erfassung eines zweidimensionalen Farbbildes verwendet wird.In further embodiments, it is also possible to capture the image data at a time, for which purpose a corresponding color detection device is used for detecting a two-dimensional color image.

Andere Ausführungsbeispiele können sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, daß der Wertdokumenttyp, im Beispiel die Währung und Denomination einer untersuchten Banknote, durch eine Erfassung geometrischer Dimensionen der Banknote und Vergleich mit vorgegebenen Dimensionen ermittelt wird. Es ist natürlich auch jedes andere Verfahren geeignet.Other embodiments may differ from the above-described embodiments in that the value document type, in the example the currency and denomination of a banknote being examined, is determined by detecting geometric dimensions of the banknote and comparing with predetermined dimensions. Of course, any other method is suitable.

Es ist auch möglich, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 so ausgebildet ist, daß sie in Schritt S16 Daten einliest, die den Wertdokumenttyp wiedergeben. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn nur Wertdokumente eines vorgegebenen Wertdokumenttyps verarbeitet werden.It is also possible that the control and evaluation device 30 is designed to read in data representing the value document type in step S16. This is useful, for example, if only value documents of a given value document type are processed.

Die Bestimmung des Wertdokumenttyps kann ganz entfallen, wenn die Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten nur eines Typs ausgebildet ist bzw. eingesetzt wird.The determination of the value document type can be completely omitted if the value-document processing device is designed or used for processing value documents of only one type.

Die Referenzfläche bzw. die diese definierenden Daten können folgendermaßen mittels einer entsprechend programmierten Datenverarbeitungseinrichtung bestimmt werden, die bzw. deren Prozessor die Rechenschritte ausführt.The reference area or the data defining this can be determined as follows by means of a correspondingly programmed data processing device, which or its processor carries out the calculation steps.

Zunächst wird eine möglichst große Anzahl von Wertdokumenten desselben Wertdokumenttyps, in diesem Beispiel Banknoten derselben Denomination, aber unterschiedlichem Verschmutzungs- und/oder Farbabnutzungsgrad vorgegeben. Der Verschmutzungs- oder Farbabnutzungsgrad variiert dabei vorzugsweise zwischen "neu" also druckfrisch und unverschmutzt und stark verschmutzt und/oder abgenutzt, d.h. einem Verschmutzungs- bzw. Farbabnutzungsgrad, der gerade noch, beispielsweise von dem die im Umlauf befindlichen Wertdokumente prüfenden Institut wie einer Zentralbank, als akzeptabel angesehen wird.First of all, the largest possible number of value documents of the same value document type, in this example banknotes of the same denomination but different degree of soiling and / or color depreciation, are specified. The degree of soiling or color wear thereby preferably varies between "new" that is to say fresh from the press and without dirt and heavily soiled and / or worn, ie. a level of fouling or color deterioration which is considered just acceptable, for example by the institute examining the value documents in circulation, such as a central bank.

Es werden dann die Schritte S10 bis S14 für die vorgegebenen Wertdokumente durchgeführt und die dem vorgegebenen Abschnitt eines jeweiligen Wertdokuments abgespeichert.Then, the steps S10 to S14 are performed for the predetermined value documents and stored the predetermined portion of a respective value document.

Damit liegen als Verarbeitungsdaten für jedes der Wertpapiere Farbraumkoordinaten im CIE-Lab-Raum vor. Die Farbraumkoordinaten werden zur einfacheren Beschreibung des Verfahrens als Koordinaten eines dreidimensionalen Vektors aufgefaßt.Thus, as processing data for each of the securities, there are color space coordinates in the CIE Lab space. The color space coordinates are to be understood as simplifying the description of the method as coordinates of a three-dimensional vector.

Im nächsten Schritt wird dann ein mittlerer Vektor als Mittelwert der Vektoren ermittelt und gespeichert. Von den den Verarbeitungsdaten entsprechenden Vektoren wird der mittlere Vektor subtrahiert, so daß die entstehenden verschobenen Vektoren den Nullvektor als Mittelwert aufweisen.In the next step, a mean vector is then determined as the mean value of the vectors and stored. From the vectors corresponding to the processing data, the mean vector is subtracted so that the resulting shifted vectors have the zero vector as an average.

Im nächsten Schritt wird die Korrelationsmatrix für die verschobenen Verarbeitungsdaten ermittelt, die entsprechend der Dimension der Vektoren eine 3x3-Matrix ist.In the next step, the correlation matrix for the shifted processing data is determined, which is a 3x3 matrix according to the dimension of the vectors.

Im nächsten Schritt werden die zwei größten Eigenwerte und diesen entsprechende, zueinander orthogonale Eigenvektoren dieser Matrix ermittelt.In the next step, the two largest eigenvalues and their respective orthogonal eigenvectors of this matrix are determined.

In dem folgenden Schritt werden die Koordinaten der die Referenzfläche bestimmenden Strecke bestimmt, indem zunächst der Eigenvektor zu dem größten Eigenwert durch Multiplikation mit einem entsprechenden skalaren Faktor auf eine Länge gebracht, die durch den größten Eigenwert bestimmt ist. Im vorliegenden Fall wird der skalare Faktor so bestimmt, daß das Quadrat der Länge das Doppelte des größten Eigenwerts ist. Danach wird der resultierende Vektor so verschoben, daß die vor der Bildung der Korrelationsmatrix durchgeführte Verschiebung aufgehoben.In the following step, the coordinates of the distance determining the reference surface are determined by first of all bringing the eigenvector to the largest eigenvalue by multiplication by a corresponding scalar factor, which is determined by the largest eigenvalue. In the present case, the scalar factor is determined so that the square of the length is twice the largest eigenvalue. Thereafter, the resulting vector is shifted so that the shift performed prior to the formation of the correlation matrix is canceled.

Die Koordinaten des Anfangs- und des Endpunkts des resultierenden Vektors sind dann die Koordinaten der Endpunkte der gesuchten Strecke.The coordinates of the start and end points of the resulting vector are then the coordinates of the endpoints of the searched route.

Das Quadrat des Abstands in der Richtung orthogonal zu der Strecke ist durch den zweitgrößten Eigenwert gegeben.The square of the distance in the direction orthogonal to the distance is given by the second largest eigenvalue.

Die Koordinaten des Anfangs- und des Endpunkts und der Wert für den vorgegebenen Abstand werden dann abgespeichert.The coordinates of the start and end points and the value for the given distance are then stored.

Eine andere Variante des Verfahrens unterscheidet sich von dem gerade geschilderten Verfahren darin, daß statt der Korrelationsmatrix die Kovarianzmatrix verwendet wird. Die Eigenwerte sind dann entsprechend zu skalieren.Another variant of the method differs from the method just described in that instead of the correlation matrix, the covariance matrix is used. The eigenvalues must then be scaled accordingly.

Die Ermittlung der Eigenwerte und Eigenvektoren kann dabei beispielsweise mittels einer Singulärwertzerlegung erhalten werden.The determination of the eigenvalues and eigenvectors can be obtained, for example, by means of a singular value decomposition.

Es ist jedoch in einem anderen Ausführungsbeispiel möglich, andere, iterative Verfahren zur Ermittlung von Richtungsdaten, die den Eigenvektor zu dem größten Eigenwert bestimmen, zu verwenden. Beispielsweise kann ein als NIPALS (nonlinear iterative partial least squares) bekannter Algorithmus oder Varianten von diesem verwendet werden.However, in another embodiment, it is possible to use other, iterative methods to obtain directional data that determines the eigenvector to be the largest eigenvalue. For example, an algorithm known as NIPALS (Nonlinear Iterative Partial Least Squares) or variants thereof may be used.

Die Ermittlung der Länge der Strecke und des vorgegebenen Abstands kann dann jeweils in einem Raum erfolgen, der der Geraden durch die Strecke bzw. einem zu Geraden orthogonalen Unterraum, der gegenüber dem Farbraum eine Dimension weniger aufweist, entspricht.The determination of the length of the distance and of the predetermined distance can then be carried out in each case in a space which corresponds to the straight line through the path or to a subarray orthogonal to the straight line which has one dimension less than the color space.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Farbraum nun eine weitere Dimension für die Intensität nicht-sichtbarer optischer Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, im Beispiel im Infraroten, umfaßt. Der Farbraum umfaßt daher die üblichen CIE-XYZ-Dimensionen und eine weitere IR-Dimension. Jedem Bildelement ist daher neben den drei Koordinaten für die (sichtbaren) Farben auch eine zusätzliche Koordinate für die Intensität der IR-Strahlung in dem vorgegebenen Bereich zugeordnet.Another embodiment differs from the first embodiment in that the color space now includes a further dimension for the intensity of non-visible optical radiation in a predetermined wavelength range, in the example in the infrared. The color space therefore includes the usual CIE XYZ dimensions and another IR dimension. Each picture element is therefore assigned not only the three coordinates for the (visible) colors, but also an additional coordinate for the intensity of the IR radiation in the given area.

Die beschriebenen Verfahren werden nun in dem vierdimensionalen Raum durchgeführt. Dabei können die beschriebenen Transformationen des Unterraums für die (sichtbaren) Farben auch entsprechend den Transformationen des Farbraums im ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, wobei die zusätzliche Dimension bzw. die entsprechende zusätzliche Koordinate invariant gelassen werden kann.The described methods are now carried out in the four-dimensional space. The described transformations of the subspace for the (visible) colors can also be carried out according to the transformations of the color space in the first embodiment, wherein the additional dimension or the corresponding additional coordinate can be left invariant.

Auf diese Weise können auch Abnutzungen von IR-Druckfarben erfaßt werden. In this way, also wear of IR printing inks can be detected.

Claims (17)

  1. A method for detecting soiling and/or color wear in the area of color transitions in at least one portion of a document of value (12) of a predetermined type of document of value on the basis of processing data reproducing color coordinate values of image elements (66) in a color space in dependence on the position of the areas in the portion (66) of the document of value (12) that correspond respectively to the image elements (66), and of reference data reproducing for a type of documents of value (12) a predetermined color reference distribution of color coordinate values in the color space in dependence on reference positions on a document of value (12) of the type of document of value, wherein it is determined for each of the image elements (68) whether the color coordinate values in the color space that are allocated to the image element correspond to the color reference distribution, wherein the color reference distribution is given by at least one predetermined, closed reference surface (72), given by at least one linear segment (70) predetermined for the type of document of value, and a predetermined distance of the points of the reference surface (72) from the at least one linear segment, wherein the positions of the image elements (68) whose color coordinate values were determined as corresponding to the reference distribution are compared to predetermined reference positions on the document of value, and wherein, in dependence on the result of the comparison, a presence or an absence of soiling and/or color wear in the area of a color transition is detected.
  2. The method according to claim 1, wherein for checking whether color coordinate values for an image element (66) correspond to the color reference distribution it is checked whether a point corresponding to the color coordinate values is disposed inside or outside of the reference surface (72).
  3. The method according to claim 1 or 2, wherein for checking whether the color coordinate values allocated to the respective image element (66) correspond to the color reference distribution, a value is determined which reproduces the distance of the point corresponding to the color coordinate values from the at least one segment (70).
  4. The method according to any of the preceding claims, wherein the color space used is a device-independently defined color space.
  5. The method according to any of the preceding claims, wherein the distance is given in dependence on a minimum distance of two color coordinate values in the color space for colors which can still be recognized as different by a predetermined viewer under predetermined viewing conditions.
  6. The method according to any of the preceding claims, wherein the distance is predetermined in dependence on the type of document of value.
  7. The method according to any of the preceding claims, wherein for generating the processing data, image data of pixels of a captured image of the portion (66) are used from which the color coordinate values and the positions can be determined, and wherein the processing data for an image element (68) are determined using a low-pass filtering of the image data.
  8. The method according to any of the preceding claims, wherein for generating the processing data, image data of pixels of a captured image of the portion (66) are used from which the color coordinate values and the positions can be determined, and wherein the processing data for an image element (68) are determined using the image data of at least two pixels.
  9. The method according to any of the preceding claims, wherein the color space has, in addition to dimensions for the visible colors, a further dimension for non-visible optical radiation in a predetermined wavelength range, the image elements comprise data relating to the non-visible optical radiation in the predetermined wavelength range, and the reference surface is given by at least one linear segment predetermined for the type of document of value and a predetermined distance of the points of the reference surface from the at least one linear segment.
  10. An apparatus for detecting soiling and/ or color wear in the area of color transitions in at least one portion (66) of a document of value (12) of a predetermined type of document of value having at least one interface for capturing processing data reproducing color coordinate values of image elements (68) in a color space in dependence on the position of the areas in the portion (66) of the document of value (12) that correspond respectively to the image elements (68), and an evaluation device (62) configured to carry out a method according to any of the preceding claims on the basis of processing data captured via the at least one interface and of reference data reproducing for a type of document of value (12) a predetermined color reference distribution of color coordinate values in the color space in dependence on reference positions on a document of value (12) of the type of document of value, and in particular to determine for each of the image elements (68) whether the color coordinate values in the color space that are allocated to the image element (68) correspond to the color reference distribution, wherein the color reference distribution is given by a predetermined closed reference surface (72) in the color space, which is given by at least one linear segment (70) predetermined for the type of document of value and a predetermined distance of the points of the reference surface (72) from the at least one linear segment, to compare the positions of the image elements (68) whose color coordinate values were determined as corresponding to the reference distribution with predetermined reference positions on the document of value (12), and to detect, in dependence on the result of the comparison, a presence or an absence of soiling and/or color wear in the area of a color transition.
  11. The apparatus according to claim 10, in which the evaluation device (62) comprises at least one processor (38) and a memory (40) which stores a computer program according to claim 12 which is executable by the processor (48) or a different program for carrying out the method according to one of claims 1 to 9.
  12. A computer program for detecting soiling and/or color wear in the area of color transitions in at least one portion of a document of value (12) of a predetermined type of document of value, having instructions for at least one processor (38), upon whose execution the processor (38) executes the method according to any of claims 1 to 9.
  13. A method for determining a reference surface for a method according to one of claims 1 to 9, wherein for a predetermined number of documents of value of a predetermined type of document of value, respectively allocated processing data are determined which reproduce color coordinate values of image elements (66) in a color space in dependence on the position of the areas in the portion (66) of the document of value (12) that correspond respectively to the image elements (66), wherein first components reproducing average values over the color coordinates, and components reproducing correlations between the color coordinates, of a matrix in the color space or a different color space are determined from the processing data, wherein direction data are determined which specify the eigenvectors associated with the two largest eigenvalues of the matrix, wherein data defining the linear segment are determined from the direction data in such a fashion that the middle of the segment is specified by the average values, the direction of the segment is specified by the direction of the first eigenvector, and wherein the length of the segment and the predetermined distance from the segment is determined in dependence on the largest eigenvalue or second-largest eigenvalue, or a parameter reproducing the correlation along the segment and the largest correlation in a sub-space orthogonal to the segment.
  14. The method according to claim 13, wherein the components of the matrix that are determined are the components of the correlation matrix.
  15. The method according to claim 13, wherein the components of the matrix that are determined are the components of the covariance matrix.
  16. The method according to one of claims 13 to 15, wherein the processing data used for determining the components reproducing the average values, and components reproducing correlations between color coordinates, are color coordinates in a Lab color space.
  17. The method according to one of claims 13 to 15, wherein the color space has, in addition to dimensions for the visible colors, a further dimension for non-visible optical radiation in a predetermined wavelength range, the image elements comprise data relating to the non-visible optical radiation in the predetermined wavelength range, and the reference surface is given by at least one linear segment predetermined for the type of document of value and a predetermined distance of the points of the reference surface from the at least one linear segment.
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