ES2282524T3 - Procedimiento para el reconocimiento de una imagen acuñada en una moneda en una maquina automatica a monedas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el reconocimiento de una imagen acuñada en una moneda en una máquina automática a monedas, con las siguientes etapas de procedimiento: - la moneda se transporta a un receptor de imágenes y a una fuente de luz, la fuente de luz ilumina la imagen acuñada desde varias direcciones y el receptor de imágenes registra para cada dirección de iluminación una imagen por separado de la imagen acuñada, - el receptor de imágenes genera de las imágenes individuales una imagen diferencial de la imagen acuñada en la moneda, la imagen diferencial se binariza, - un dispositivo de evaluación compara la imagen diferencial con una primera muestra de referencia si la imagen diferencial contiene la primera muestra de referencia, - el dispositivo de evaluación genera en función de la coincidencia de la imagen con las muestras de referencia una señal de autenticidad o de falsedad para la moneda, - cuando la primera muestra de referencia está contenida en la imagen, el dispositivo de evaluación compara si una segunda muestra de referencia está contenida en una zona cuya posición está determinada en relación con la posición de la primera muestra de referencia.
Description
Procedimiento para el reconocimiento de una
imagen acuñada en una moneda en una máquina automática a
monedas.
La invención se refiere a un procedimiento para
el reconocimiento de una imagen acuñada en una moneda en una máquina
a monedas.
Del documento DE 330 55 09 A1 se conoce un
dispositivo óptico de verificación de monedas. En este dispositivo,
una moneda se ilumina con una fuente de luz bajo un ángulo respecto
a la perpendicular de la superficie y la luz reflejada se registra
mediante dos receptores de radiación. Las respectivas imágenes
registradas mediante los receptores de radiación se comparan entre
sí a fin de determinar el grado de brillo de la moneda. Para este
fin se forma el cociente de los valores de las señales. El cociente
obtenido para la moneda indica el grado de brillo que se emplea
para diferenciar si una moneda es autentica o falsa.
Del documento US 5,839,563 se conoce un
verificador óptico de monedas que reconoce una moneda partiendo de
una primera toma de la luz reflejada por la imagen acuñada y de una
segunda toma de la luz reflejada por el borde de la moneda. Se
propone también registrar imágenes de los lados opuestos de las
monedas y emplear las mismas para el reconocimiento de monedas. La
moneda a verificar se encuentra sobre una placa de cristal y se
ilumina desde abajo mediante fuentes de iluminación anulares. La
imagen acuñada captada se transforma en coordenadas polares y para
un valor del radio se determina el ángulo con intensidad máxima.
Este se compara con la referencia guardada y de esta manera se
determina el ángulo de giro. Según lo anteriormente expuesto no se
evalúa el perfil topológico de la moneda sino un perfil de
intensidad.
Del documento EP 1 054 361 A2 se conocen un
procedimiento y un dispositivo para el reconocimiento de la
configuración espacial de una moneda. Para este fin se comparan
líneas luminosas en la superficie de la imagen acuñada con líneas
de referencia. Para captar completamente la imagen acuñada, las
líneas luminosas exploran toda la imagen acuñada.
Del documento US 6,064,478 se conoce un
procedimiento para el reconocimiento de defectos tridimensionales
en superficies movidas empleando un sistema de visión en color. La
superficie se ilumina con luz de diferentes colores desde
direcciones distintas. Durante una superposición aditiva no completa
de los colores aparecen sombras en color en la superficie que
indican resaltes o concavidades.
Del documento DE 33 05 509 se conoce un
dispositivo óptico de verificación de monedas mediante el cual se
determina el brillo de la moneda en base a la relación entre la luz
reflejada y la luz dispersa.
El objetivo de la invención consiste en
proporcionar un procedimiento para el reconocimiento de una imagen
acuñada en una moneda en una máquina automática a monedas que
permita con medios sencillos un reconocimiento rápido y fácil de la
moneda, procesándose un volumen de datos lo más bajo posible.
Este objetivo se consigue conforme a la
invención mediante un procedimiento con las etapas de procedimiento
según la reivindicación 1. Variantes ventajosas de la invención son
el objeto de las reivindicaciones dependientes.
Según el procedimiento conforme a la invención,
la moneda a reconocer se transporta a un receptor de imágenes y a
una fuente de luz. El receptor de imágenes realiza por lo menos una
toma de la imagen acuñada en la moneda. Un dispositivo de medición
compara la imagen con una primera muestra de referencia para
determinar si la imagen tomada contiene la primera muestra de
referencia. En una variante se genera sólo en base a la comparación
con una primera muestra de referencia una señal de autenticidad o de
falsedad.
Cuando el dispositivo de evaluación ha
encontrado la primera muestra de referencia en la imagen captada, el
dispositivo de evaluación determina si se encuentra una segunda
muestra de referencia en una zona predeterminada cuya posición está
relacionada con la de la primera muestra de referencia. En esta
etapa se limita el campo de búsqueda de la segunda muestra de
referencia, partiendo de la posición de la primera muestra de
referencia. De esta manera, la búsqueda de la segunda muestra de
referencia se limita a zonas relevantes y el proceso de búsqueda se
acorta. El dispositivo de evaluación genera en base a la
coincidencia de la imagen con la o las muestras de referencia una
señal de autenticidad o de falsedad de la moneda a verificar,
pudiéndose tener en consideración también otras magnitudes
características. Según el procedimiento conforme a la invención se
comparan preferentemente dos muestras de referencia con la imagen
captada. Para las dos muestras de referencia se determina si estas
están contenidas en la imagen tomada. Asimismo, se determina si las
dos muestras de referencia se encuentran en una posición relativa y
predeterminada entre sí en la imagen captada. De esta manera se
limita por un lado el espacio de búsqueda de la segunda muestra de
referencia y, por otro lado, se tiene en cuenta una información
adicional acerca de la posición relativa de las muestras de
referencia una respecto a otra. Esto permite obtener relativamente
rápido un resultado especialmente fiable.
Convenientemente, la primera y la segunda
muestra de referencia son imágenes parciales de la imagen acuñada.
El procedimiento conforme a la invención permite emplear otras
magnitudes características de la moneda y de su imagen acuñada para
la determinación de la señal de autenticidad o de falsedad.
La fuente de luz ilumina la imagen acuñada desde
varias direcciones, y el receptor de imágenes registra para cada
dirección de iluminación una toma de la imagen acuñada. En el caso
de una iluminación monocromática, la imagen acuñada se ilumina de
forma secuencial desde distintas direcciones y se registra cada vez
una imagen. Con una iluminación con distintos colores es posible
realizar las tomas simultáneamente, siendo en este caso cada
receptor de imágenes sensible sólo para un color suministrando una
toma con una iluminación. De las imágenes por separado se genera
una imagen diferencial que se compara como imagen tomada con la
muestra de referencia. El procesamiento de imágenes con una
iluminación desde direcciones distintas y la generación de una
imagen diferencial se denomina procedimiento de gradiente
estereoscópico selectivo (procedimiento SSG). No es posible engañar
al procedimiento SSG, debido a la iluminación desde distintas
direcciones, con la foto de una imagen acuñada, ya que la imagen de
una foto no varía con una iluminación desde distintas direcciones,
por lo que la imagen diferencial se anula.
Durante la continuación del procedimiento
conforme a la invención, la imagen tomada se binariza, es decir, la
imagen se transforma sólo con dos tipos de señales para blanco y
negro. Para binarizar la imagen puede emplearse un valor umbral
unificado, por ejemplo el promedio del valor gris de la imagen
captada. También es posible binarizar la imagen con valores umbral
locales, por ejemplo según un método de máximo de entropía.
El valor umbral se determina preferentemente
según el método de máximo de entropía, seleccionándose el valor
umbral 0 \leq t \leq 255 de tal manera que la entropía
"total" H sea máxima:
H = -
\sum\limits^{t}_{i = 0} p_{i}log_{e} p_{i} - \sum\limits^{255}_{j =
t + 1}
p_{j}log_{e}p_{j}
con p_{i} como componente de los
píxel con el valor gris i. En la ecuación anterior, el primer
término puede entenderse como primer plano claro y el segundo
término como fondo
oscuro.
En una configuración preferida del
procedimiento, el receptor de imágenes realiza una toma total de la
imagen acuñada de la que la unidad de evaluación determina el
diámetro de la moneda a reconocer. La unidad de evaluación puede
usar el diámetro como otra magnitud para rechazar una moneda falsa.
La unidad de evaluación determina también en otra etapa del
procedimiento en la imagen total el centro de la imagen acuñada y
transforma la imagen total en coordenadas polares según las cuales,
para un punto arbitrario en la imagen acuñada, una primera
coordenada indica la distancia del centro y la segunda coordenada un
ángulo del radio respecto a una orientación determinada de la imagen
total.
La transformación en coordenadas polares tiene,
además de garantizar un procedimiento de reconocimiento que ahorra
tiempo de cálculo y es invariante respecto a la rotación y la
traslación, la ventaja de que es fácilmente posible limitar y
especificar zonas de búsqueda de la muestra de referencia. Por
ejemplo, se puede limitar una zona de búsqueda de la primera
muestra de referencia especificando un intervalo del radio para la
búsqueda en esta zona. En este caso no se especificaría ningún
intervalo angular.
Para calcular exactamente del centro empleado en
la transformación, en el borde de la moneda se determinan tres o más
puntos de los cuales se determina el centro de la imagen
captada.
Conforme a una variante preferida del
procedimiento, las muestras de referencia a buscar se eligen con
preferencia al azar de un conjunto de muestras de referencia. Por lo
tanto, al inicio del procedimiento no está determinado qué
características de la moneda a verificar se van a investigar. El
procedimiento conforme a la invención permite también modificar los
parámetros para la detección de una moneda falsa, después de una
señal de falsedad anteriormente generada, de tal manera que una
desviación de las muestras de referencia conlleve más rápido a la
generación de una señal de falsedad. Reduciendo los requisitos para
la emisión de una señal de falsedad, una moneda se detecta más
rápido como moneda falsa. Este paso permite aumentar los requisitos
para la generación de una señal de autenticidad después de la
introducción de monedas falsas en el equipo automático de pago
previo. De la misma manera es posible prever también que se reduzcan
nuevamente los requisitos después de haber detectado numerosas
monedas
auténticas.
auténticas.
En una configuración ventajosa, que se
recomienda sobre todo para imágenes acuñadas con una estructura muy
fina, se buscan más de dos muestras de referencia en la imagen,
obteniéndose la zona de búsqueda de otra muestra de referencia en
función de las zonas de búsqueda de las muestras de referencia
anteriores.
A continuación se explica una configuración
ventajosa del procedimiento con referencia a las siguientes figuras.
En estas se muestran:
Fig. 1 Organigrama del desarrollo del
procedimiento conforme a la invención.
Fig. 2 Organigrama de una variante del
procedimiento conforme a la invención.
Fig. 3 Organigrama de una adaptación de
los parámetros eléctricos de verificación.
\newpage
A continuación se explica el procedimiento
conforme a la invención para una captación de la imagen acuñada
mediante el procedimiento de gradiente estereoscópico selectivo
(procedimiento SSG). De ningún modo es preciso basarse en este
procedimiento, pero la aplicación del procedimiento SSG a monedas en
circulación ha demostrado que no es posible engañarlo mediante una
fotografía de la moneda y, junto con el procedimiento conforme a la
invención, conlleva a una discriminación fiable entre monedas
auténticas y falsas.
Según el procedimiento conforme a la invención
se toman en una primera etapa 10 tres imágenes sectoriales de la
moneda. La toma de las imágenes sectoriales en relación con el
procedimiento SSG puede conseguirse mediante iluminación
consecutiva de la imagen acuñada en la moneda desde tres direcciones
diferentes, o mediante una iluminación simultánea con luz de
diferentes colores. En una siguiente etapa 12 se lleva a cabo un
procesamiento previo de las imágenes. También se calcula de las
imágenes obtenidas una imagen diferencial en la que se basa el
posterior proceso de reconocimiento. La imagen diferencial y pasos
individuales del procesamiento previo de las imágenes pueden
realizarse en forma de secuencias diferentes. Por ejemplo, las
imágenes captadas pueden preprocesarse con unos pocos pasos y la
imagen diferencial obtenida de esta manera se repasa posteriormente
con determinados medios de procesamiento de imágenes. Después de
haber determinado el centro de la imagen captada, esta se
transforma en coordenadas polares. La imagen transformada es la
base para el siguiente análisis. En una siguiente etapa 14 de
procedimiento se busca en la imagen transformada una primera muestra
de referencia. El empleo de imágenes transformadas garantiza
naturalmente que se trate de un procedimiento de reconocimiento
invariante a la rotación y a la traslación.
En una etapa de procedimiento posterior se busca
una segunda muestra de referencia en la imagen con coordenadas
transformadas. La zona de búsqueda de esta otra imagen de
procedimiento está limitada a causa del resultado de búsqueda de la
primera imagen de referencia, por lo que sólo es preciso buscar en
una zona parcial más pequeña de la imagen captada.
Para una comparación de una imagen captada con
la primera muestra de referencia se recorta la zona de búsqueda
admisible de la imagen con coordenadas transformadas. De la zona de
búsqueda y de la primera muestra de referencia binarizada se
calcula la convolución. Como información del primer plano, la imagen
obtenida como resultado de la convolución se normaliza con el número
de píxeles blancos en la muestra de referencia. En la imagen
normalizada se aplica un valor umbral para el primer plano y se
multiplica con el valor obtenido como resultado de la
convolución.
A continuación se genera una imagen negativa de
la zona de búsqueda y de la primera muestra. Seguidamente se
calcula la convolución del negativo de la zona de búsqueda con el
negativo de la muestra de referencia. También el resultado de esta
convolución se normaliza con el número de píxeles blancos en el
negativo de la muestra de referencia. Al resultado normalizado de
la convolución se aplica un valor umbral para el fondo y se
multiplica con el resultado de la convolución. Los dos valores
umbral para la convolución del primer plano y del fondo pueden
seleccionarse de forma diferente para ponderar de manera distinta
las influencias de la información en vista a una posterior
combinación Y. Preferentemente, los valores umbral están definidos
de antemano.
A continuación se lleva a cabo una combinación Y
de las informaciones procedentes del primer plano y del fondo, es
decir, los resultados de la convolución multiplicados con los
valores umbral se multiplican entre sí. Cuando en el producto
existe un máximo en un determinado punto, este punto es la posición
de la primera muestra de referencia en la imagen.
Basándose en el punto de localización de la
primera muestra de referencia puede especificarse una zona de
búsqueda para la segunda muestra de referencia. Se ha demostrado
ventajoso cuando la imagen con coordenadas transformadas se
posiciona de tal manera que el punto de localización de la primera
muestra de referencia se encuentre en un lugar predeterminado. La
búsqueda en la zona de búsqueda de la segunda muestra de referencia
puede llevarse a cabo de la misma manera como la búsqueda
anteriormente descrita de la primera muestra de referencia.
En una etapa 20 final de comparación se evalúan
los resultados de búsqueda y se genera una señal de autenticidad o
de falsedad. En una configuración del procedimiento conforme a la
invención se genera una señal de autenticidad cuando ambas muestras
de referencia se han localizado en la imagen captada.
Alternativamente es posible incluir también otros parámetros.
La figura 2 se refiere a una variante del
procedimiento conforme a la invención. En esta variante, desde una
base de datos 22 con muestras de referencia se suministra previa
solicitud 24 una muestra 26 de referencia al reconocimiento 28 de
monedas. En la variante de reconocimiento de monedas reflejada en la
figura 2 es posible comunicar la posición de la primera muestra de
referencia localizada durante la solicitud 24 de una segunda
muestra de referencia, por lo que la ba-
se de datos 22 de muestras de referencia suministra también las coordenadas de la respectiva muestra de referencia.
se de datos 22 de muestras de referencia suministra también las coordenadas de la respectiva muestra de referencia.
En la figura 3 se muestra el desarrollo de un
procedimiento adaptivo de verificación de monedas para un equipo
automático con pago previo.
Después de una primera etapa 30 con la inserción
de una moneda se lleva a cabo el reconocimiento 32 de la moneda.
Cuando el resultado del reconocimiento 32 de la moneda es que se han
introducido monedas falsas, después de la consulta 34 se establecen
parámetros más estrechos para la verificación eléctrica. En una
etapa final se lleva a cabo la verificación de la moneda,
detectándose en este caso más rápidamente la introducción de una
moneda falsa cuando anteriormente se han introducido monedas
falsas.
Claims (13)
1. Procedimiento para el reconocimiento de
una imagen acuñada en una moneda en una máquina automática a
monedas, con las siguientes etapas de procedimiento:
- -
- la moneda se transporta a un receptor de imágenes y a una fuente de luz, la fuente de luz ilumina la imagen acuñada desde varias direcciones y el receptor de imágenes registra para cada dirección de iluminación una imagen por separado de la imagen acuñada,
- -
- el receptor de imágenes genera de las imágenes individuales una imagen diferencial de la imagen acuñada en la moneda, la imagen diferencial se binariza,
- -
- un dispositivo de evaluación compara la imagen diferencial con una primera muestra de referencia si la imagen diferencial contiene la primera muestra de referencia,
- -
- el dispositivo de evaluación genera en función de la coincidencia de la imagen con las muestras de referencia una señal de autenticidad o de falsedad para la moneda,
- -
- cuando la primera muestra de referencia está contenida en la imagen, el dispositivo de evaluación compara si una segunda muestra de referencia está contenida en una zona cuya posición está determinada en relación con la posición de la primera muestra de referencia.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque la primera y la segunda
muestra de referencia son imágenes parciales de una imagen
acuñada.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque el dispositivo de
evaluación emplea otras magnitudes características de la moneda para
determinar la señal de autenticidad o de falsedad.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque de las imágenes
individuales se genera una imagen diferencial que se compara como
imagen captada con las muestras de referencia.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la imagen se
binariza con un valor umbral uniforme para toda la imagen.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5 caracterizado porque la imagen se binariza
con valores umbral locales.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el receptor de
imágenes capta una imagen de la imagen acuñada completa de la que el
dispositivo de evaluación determina el diámetro de la moneda.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7 caracterizado porque el dispositivo de
evaluación determina en la imagen el centro de la imagen acuñada y
transforma la imagen en coordenadas polares, indicando, para un
punto arbitrario en la imagen acuñada, la primera coordenada la
distancia desde el centro y la segunda coordenada un ángulo respecto
a una orientación determinada de la imagen.
9. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8 caracterizado porque el dispositivo de
evaluación determina tres o más puntos en el borde de la moneda y
calcula de estos el centro de la imagen acuñada.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque la primera
muestra de referencia se busca en una zona predeterminada.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque las muestras de
referencia a buscar se eligen de un conjunto de muestras de
referencia.
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11 caracterizado porque en la máquina
automática a monedas, los parámetros para el reconocimiento de una
moneda falsa se modifican, después de una señal de falsedad
generada, de tal manera que tan sólo una pequeña desviación
respecto a la muestra de referencia origina la generación de una
señal de falsedad.
13. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 12 caracterizado porque en la imagen se
buscan más de dos muestras de referencia, obteniéndose para la
segunda y las otras muestras de referencia las zonas en las cuales
se busca una de las muestras de referencia en función de las zonas
de búsqueda de las muestras de referencia anteriores.
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