ES2566557T3 - Método y sistema para contar sustratos apilados sin hacer contacto, especialmente fajos de billetes de banco - Google Patents
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Abstract
Un método para contar sustratos sustancialmente planos sin hacer contacto, especialmente billetes de banco, que están apilados en forma de pilas de sustratos, comprendiendo dicho método los pasos siguientes: captar al menos una imagen de muestra (10) de una porción de un lado (01A) de una pila de sustratos (01), cuya imagen de muestra (10) contiene información de contraste que representa bordes de sustrato que se extienden sustancialmente a lo largo de una primera dirección de la imagen de muestra (10); tratar la información de contraste que representa los bordes de sustrato dentro de la imagen de muestra (10), dicho tratamiento incluye someter al menos una zona de interés (20) dentro de la imagen de muestra (10) a difusión anisotrópica para producir una imagen tratada conteniendo un conjunto sustancialmente coherente de líneas continuas que representan los bordes de sustrato; y contar el número de bordes de sustrato de dicha imagen tratada.
Description
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DESCRIPCION
Metodo y sistema para contar sustratos apilados sin hacer contacto, especialmente fajos de billetes de banco Campo tecnico
El invento presente se refiere en general a un metodo y a un sistema para contar sustratos apilados sin hacer contacto, especialmente fajos de billetes de banco.
Antecedentes de la invencion
Se conocen ya en la tecnica metodos y sistemas para contar mecanicamente sustratos apilados usando, por ejemplo, los llamados discos para contar giratorios (o sistemas mecanicos similares), por ejemplo, por la solicitud de patente europea N° EP 0 737 936 A1 a nombre del solicitante presente.
Metodos y sistemas para contar llamados “sin hacer contacto” han sido desarrollados tambien con el proposito de evitar el uso de dispositivos para contar mecanicos tales como los discos para contar giratorios anteriores. Dichos metodos y sistemas son ya conocidos en la tecnica, por ejemplo, por las solicitudes internacionales N° WO 2004/097732 A1 y WO 2006/016234 A1, ambas a nombre del solicitante presente. Se conocen ademas otros metodos y sistemas por las solicitudes internacionales N° WO/96/22553 A1 y Wo 2004/059585 A1.
Ha resultado evidente que los metodos y sistemas para contar sin hacer contacto anteriores no son suficientemente precisos y robustos, y sigue existiendo una necesidad de una metodologla para contar sin hacer contacto mejorada y un sistema adecuado para implementar dicha necesidad.
Compendio de la invencion
Un objetivo general de la invencion es proporcionar un metodo y un sistema mejorados para contar sustratos apilados con eficiencia y precision, especialmente fajos de billetes de banco, usando un enfoque que no haga contacto.
Estos objetivos son conseguidos gracias al metodo y sistema definidos en las reivindicaciones.
Descripcion breve de los dibujos
Caracterlsticas y ventajas de la invencion presente se haran evidentes tras la lectura de la descripcion detallada siguiente de realizaciones de la invencion que se presentan unicamente a modo de ejemplos no restrictivos y estan ilustradas por los dibujos que se adjuntan en los que:
La Figura 1 es una ilustracion fotografica con una escala de grises de un fajo de billetes de banco que comprende una pluralidad de billetes de banco (cien, tlpicamente) apilados uno encima de otro;
La Figura 2 es una ilustracion ejemplar de una imagen de muestra de una porcion del lado de una pila de billetes de banco;
La Figura 3 es una imagen tratada binarizada de una porcion del lado de una pila de billetes de banco producida como resultado de tratar una imagen de muestra segun la invencion; y
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra una realizacion preferida de la invencion presente.
Descripcion detallada de realizaciones de la invencion
Maquinas y sistemas para convertir laminas o porciones sucesivas de una banda en billetes de banco individuales y/o fajos de billetes de banco (tales como los descritos, por ejemplo, en la solicitudes internacionales N° WO 2008/010125 A2 y WO 2009/130638 A1) y sistemas de tratamiento de un solo billete para tratar billetes de banco individuales se utilizan ampliamente en el contexto de la produccion y/o tratamiento de los billetes de banco. Ademas del corte, de hacer fajos y/o de las caracterlsticas tlpicas de clasificacion de dichos sistemas que hoy en dla tienen una tecnologla madura, se ha hecho cada vez mas atractiva la inspeccion de calidad basada en el tratamiento de imagen para este tipo de maquinas y sistemas. Conforme se establecen mas tecnicas de impresion y nuevas caracterlsticas de seguridad, se deben tomar medidas de aseguramiento de la calidad por toda la cadena de produccion y de tratamiento de billetes de banco para asegurar y garantizar la calidad global del producto final. Esto incluye medidas destinadas a asegurar que los numeros apropiados y deseados de los documentos individuales, por ejemplo, billetes de banco, sean producidos a la salida de la cadena de la produccion, dichas medidas incluyen tlpicamente contar las pilas de documentos.
Discos para contar giratorios mecanicos del tipo mencionado en el preambulo de esta memoria son conocidos en la tecnica pero necesitan un cierto tiempo para tratar completamente una pila dada de documentos. Por ejemplo, una pila de un millar de billetes de banco requiere tlpicamente diez segundos aproximadamente en ser tratada completamente por un disco para contar mecanico. En este contexto, un paquete de mil billetes de banco apilados
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esta formado tlpicamente por diez fajos de cien billetes de banco cada uno apilado encima de otro. En el contexto de dicha aplicacion, un regimen de cuenta falsa debe ser minimizado y de preferencia debe ser menor de 1 ppm.
Los discos para contar giratorios mecanicos (y sistemas para contar mecanicos similares) son tambien propensos a errores en la cuenta, la mayorla de dichos errores son debidos a una separacion insuficiente y fallida de los varios billetes de banco de la pila, por ejemplo, dos billetes de banco que son tratados como uno solo, produciendo por tanto una cuenta con una falta.
El enfoque segun la invencion presente se beneficia del hecho de que cada billete de banco de un fajo (o mas generalmente de cada sustrato plano dentro de una pila) puede ser separado visualmente. La Figura 1, que es una ilustracion fotografica de un fajo de billetes de banco 01 que comprende cien billetes de banco (que en este ejemplo estan rodeados por una faja de seguridad 02) ilustra el hecho de que las diferencias de contraste entre los billetes de banco apilados pueden ser detectadas en la mayorla de los casos por el ojo humano observando un lado 01A del fajo de billetes de banco. Lamentablemente, dichas diferencias de contraste pueden verse afectadas por el hecho de que dos billetes de banco adyacentes pueden tocarse entre si o por otros factores tales como billetes de banco que proyectan sombras o billetes de banco adyacentes ocultos o la presencia de fibras de papel en el borde de corte de los billetes de banco que puede ser el resultado de una accion de corte impropia o de una hoja de corte defectuosa. Este hecho resulta evidente en la Figura 1, las caracterlsticas impresas en los billetes de banco (u otras caracterlsticas tales como hilos de seguridad) pueden afectar tambien la apariencia visual del lado 01A del fajo de billetes de banco 01.
La metodologla presente esta particularmente destinada a permitir una operacion para contar sin hacer contactos, robusta, en la presencia de fibras y otros efectos destructores de contrastes tales como hilos de seguridad, tintas de impresion y similares.
Hablando en general, el tratamiento de los billetes de banco segun la invencion es realizado como sigue a continuacion, dicho tratamiento esta ilustrado en el diagrama de flujo de la Figura 4.
En un primer paso, se capta al menos una imagen de muestra 10 de una porcion del lado 01A de la pila de billetes de banco 01 (vease la Figura 2) por medio de un sistema sensor optico adecuado, de preferencia un grupo CMOS o una camara de escaneo en llnea. Incluso aunque en la Figura 2 se muestra una ilustracion con una escala de grises de una imagen de muestra ilustrativa 10, la imagen de muestra puede ser captada (y tratada) con cualquier espacio de color adecuado.
Se usa de preferencia un sistema de iluminacion adecuado, tal como una iluminacion LED, para iluminar apropiadamente el lado 01A de la pila de billetes de banco 01 de la que se quiere captar una imagen de muestra, especialmente con intencion de minimizar cosas como sombras que pueden ser causadas por billetes de banco y que pueden ocultar o afectar la visibilidad de los bordes de billetes de banco adyacentes de la pila.
Una forma preferida de adquirir la imagen de muestra en el contexto de un sistema de tratamiento de laminas tlpico para la produccion de valores, tales como billetes de banco, se ha descrito en la solicitud de patente europea N° 09167085.1 a nombre del solicitante (ahora publicada como patente europea EP 2 282 286 A1) presentada el 3 de agosto de 2009 y la solicitud internacional correspondiente N° PCT/IB2010/053496 (publicada como WO 2011/015982 A1) titulada “METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING STACKS OF SHEETS INTO BUNDLES OF SECURITIES, IN PARTICULAR BANKNOTE BUNDLES”, cuyo contenido esta incorporado completamente a esta memoria por referencia.
Segun la patente europea EP 2 282 286 A1 y el documento WO 2011/015982 A1, Se toma al menos una imagen de muestra de al menos una porcion de un lado longitudinal de una banda de fajos (o sea, bandas de fajos todavla conectados entre si producidos tlpicamente durante el corte de las pilas de laminas de valores) mientras la banda de fajos esta siendo desplazada a lo largo de una direccion de desplazamiento que es paralela al lado longitudinal de la banda de fajos. De preferencia, se toma una pluralidad de imagenes de muestra de varias porciones del lado longitudinal de la banda de fajos como esquematicamente se ilustra en la Figura 8 de la patente europea EP 2 282 286 A1 y del documento WO 2011/015982 A1.
Alternativamente, se pueden tomar a la vez imagenes de muestra siguiendo directamente una operacion de corte segun se describe en el documento WO 2006/016234 A1.
Se selecciona a continuacion una ventana deseada, o zona de interes, 20 dentro de la imagen de muestra 10 (por ejemplo, una ventana de 800 x 600 plxeles -vease la porcion rectangular de la Figura 2 que esta designada por el numero de referencia 20- cuyo tamano de la imagen es sin embargo ilustrativo y de ninguna manera limitador). Esta zona de interes 20 es seleccionada para enfocar la region dentro de la imagen de muestra 10 que contiene information de contraste representativa de la sucesion de billetes de banco apilados y de los bordes de ellos.
Los datos de la imagen de la zona de interes seleccionada 20 son tratados a continuacion usando una tecnica de difusion anisotropica. Esta tecnica de tratamiento de imagen es conocida de por si en la tecnica, tlpicamente en aplicaciones de restauracion de imagenes, y de preferencia esta basada en la ecuacion de Perona-Malik, algunas veces llamada tambien “difusion de Perona-Malik” (consultese “Scale-Space and Edge Detection Using Anisotropic
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Diffusion”, de Pietro Perona y Jitendra Malik, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol, 12, N° 7, julio 1990, pp. 629 a 639 - al que de aqui en adelante se hara referencia en esta memoria como [Perona 1990]). Una ventaja de la tecnica de difusion anisotropica reside en el hecho de que se preservan las estructuras lineales contenidas en la imagen que esta siendo tratada, mientras que al mismo tiempo se hace una suavizacion a lo largo de esas estructuras lineales para eliminar ruido efectivamente a lo largo de estas estructuras lineales.
Los inventores han identificado que la difusion anisotropica es muy adecuada para la aplicacion a la que hace referencia el invento presente, concretamente al tratamiento de imagenes de muestra que contienen informacion de contraste representativa de los bordes del sustrato, dicha informacion de contraste consiste en esencia en estructuras lineales (vease la Figura 2) que se preservan en la imagen tratada. La difusion anisotropica asegura por tanto que la informacion necesaria sobre los bordes del sustrato esta siendo preservada mientras que se mejora el contenido de la imagen con el objeto de discriminar y contar de manera fidedigna los bordes del sustrato presentes en la imagen tratada.
Ventajosamente, la tecnica de difusion anisotropica es aplicada al campo de la frecuencia usando un enfoque de ondicula o wavelet para eliminar ruido de la zona de interes seleccionada sin destruir o desfigurar los bordes de contraste de la zona de interes seleccionada. En este contexto, la implementacion de los filtros adaptados localmente de la difusion anisotropica esta basada en una asi denominada transformada de ondicula adaptativa. Ciertamente, segun se menciona en [Perona 1990], la difusion anisotropica es una tecnica de tratamiento que sigue un enfoque a escala multiple (o tecnica de escala-espacio) que puede conveniente y eficientemente ser implementada usando las denominadas transformadas de ondicula (o sencillamente “ondiculas”).
La ecuacion de Perona-Malik es en esencia un ejemplo de las denominadas Partial Differential Equations (ecuaciones diferenciales en derivadas parciales o “PDEs”). Como las PDEs son ecuaciones basadas en el calculo de varias variables la transformada correspondiente (con restricciones) puede ser -en general- una transformada de ondicula, porque esta describe el comportamiento de un sistema o serial en el campo del estado-espacio. Los bordes son las caracteristicas visuales mas comunes y significativas de las imagenes. Por tanto, uno de los problemas fundamentales del tratamiento de imagenes es definir y extraer apropiadamente bordes de las imagenes (vease al respecto la “Theory of Edge Detection”, de David Marr y Ellen Hildreth, Proceedings of the Royal Society of London, B 207, 1980 pp. 187 a 217 - al que de ahora en adelante se hace referencia en esta memoria como [Marr 1980]. La [Marr 1980] define la teoria del cruce a cero basada en la laplaciana de los filtros gaussianos que no son nada mas que ondiculas (vease tambien “Image Processing and Analysis: Variational, PDE, Wavelet, and Stochastic Methods”, de Tony F. Chan y Jianhong (Jackie) Shen, Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Filadelfia, PA, 2005, pp. 73 a 89, seccion 2.6 “Wavelets y Multiresolution Analysis” / ISBN 0-89871-589-X).
Considerando que los bordes de los billetes de banco tienen en la zona de interes una orientacion sustancialmente definida (concretamente vertical en la Figura 2), la tecnica de difusion anisotropica esta adaptada para filtrar eficientemente los billetes de banco a lo largo de la direccion del papel sin destruir los bordes de contraste entre los billetes de banco. Como un resultado de esta difusion anisotropica adaptada, en la imagen tratada se forma un conjunto sustancialmente coherente de lineas continuas que representan los bordes de los billetes de banco (dichas lineas son sustancialmente verticales en el ejemplo presente).
La cuenta de los bordes de los billetes de banco puede ser realizada sobre la base de la imagen tratada de esta manera. Sin embargo, las lineas adyacentes de la imagen tratada pueden “conectarse” o “tocarse” entre si formando conexiones del tipo “Y” o del tipo “X” entre lineas adyacentes, lo que podria causar errores en la cuenta. De preferencia, estas zonas en que se “conectan”, o se “tocan”, son eliminadas (i) siguiendo cada linea individual de la imagen tratada (a lo largo de la direccion vertical de este ejemplo), (ii) detectando las porciones relevantes de la imagen donde se encuentran dos lineas adyacentes (o mas), y (iii) separando entre si las porciones relevantes de las lineas.
Ventajosamente, el numero de zonas de “conexion” detectadas en la imagen tratada es rastreada para que proporcione una medida y una evaluacion de la calidad del corte de los billetes de banco. Ciertamente, se anticipa que un deterioro de una calidad del corte (causada, por ejemplo, por una cuchilla defectuosa o gastada) se traduce en una mayor cantidad de zonas de “conexion” entre lineas adyacentes. Dichas zonas de “conexion” aparecen, por ejemplo, debido a la presencia de fibras de papel cortadas impropiamente que se extienden al menos en parte de un billete de banco a otro dentro de la pila, o sea, dichas fibras aparecen como segmentos de linea sustancialmente horizontales (en este ejemplo) que “puentean” efectivamente la separacion entre los bordes de billetes de banco adyacentes.
Este tratamiento causa en la imagen tratada la formation de un conjunto completamente coherente de lineas distintas y continuas que representan los bordes de los billetes de banco, dichas lineas estan completamente separadas entre si y no muestran ninguna zona de “conexion”. La Figura 3 es una imagen en blanco y negro binarizada de los bordes de los billetes de banco que resulta del tratamiento anterior (en la Figura 3 solo se muestra una portion de la zona de interes relevante) donde se puede ver el conjunto de lineas distintas y continuas que representan los bordes de los billetes de banco.
En consecuencia, el tratamiento anterior causa una modelizacion de los bordes de los billetes de banco en la zona
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de interes relevante.
Segun se aprecia observando la ilustracion de la Figura 3, cada llnea “vertical” de la imagen binarizada representa un borde correspondiente de un billete de banco que puede ser facilmente identificado y tenido en cuenta observando las transiciones de negro a blanco y de blanco a negro de la imagen binarizada a lo largo del eje horizontal de la Figura 3.
Usando la metodologla anterior, es por tanto posible contar eficientemente el numero de billetes de banco en cualquier pila dada y comprobar si la cuenta resultante se corresponde con el numero esperado y deseado de billetes de banco de la pila. Este metodo puede ser aplicado, por ejemplo, para comprobar que cada fajo de billetes de banco comprende apropiadamente cien billetes de banco (como es lo tlpico), y no mas o menos.
Pruebas realizadas por el solicitante han demostrado que la metodologla es estable y produce una cuenta fiable y medidas de calidad, y puede adecuadamente ser implementada en un entorno de tiempo real, especialmente dentro del contexto de la production y/o tratamiento de billetes de banco.
Una implementation practica de la metodologla anterior en un sistema para contar requiere un sensor optico adecuado para captar la imagen de muestra (tal como, por ejemplo, una camara de color-CMOS) y al menos una unidad de tratamiento programada para realizar el tratamiento de la imagen anteriormente descrito, tal como un sistema de ordenador de nucleo dual estandar, adecuadamente programado.
Se han conseguido tiempos de tratamiento de solo 200 a 300 ms (dependiendo del tamano de la imagen) para contar el numero de billetes de banco de un fajo de cien billetes de banco, lo que representa un factor de 3 a 5 veces mas rapido que cuando se usan discos para contar giratorios convencionales.
Se pueden realizar varias modificaciones y/o mejoras a las realizaciones descritas anteriormente sin apartarse del ambito de la invention segun se define en las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, como ya se ha mencionado, el tratamiento puede ser realizado con cualquier espacio de color deseado, o sea, sobre la base de imagenes en una escala de grises o de color.
Ademas, la metodologla anterior puede ser aplicada a mas de una portion del lado de una pila de documentos dada, por ejemplo, con el fin de aumentar la fiabilidad de la cuenta.
Por ultimo, aunque la invencion ha sido descrita con relation al tratamiento de fajos de billetes de banco, la invencion es aplicable a cualquier otro campo en donde se desee discriminar el numero de sustratos dentro de una pila de sustratos sustancialmente planos (tales como para contar laminas impresas, cartas, etc.) y en donde al menos una porcion del lado de la pila de sustratos es accesible para la adquisicion de una imagen de muestra de ella.
Como se ha indicado anteriormente en esta memoria, la invencion puede ser aplicada e implementada en particular como un sistema para contar para un sistema o maquina de tratamiento de billetes de banco. Se contempla en particular aplicar esta invencion dentro del contexto descrito en la patente europea EP 2 282 286 A1 y en el documento WO 2011/015982 A1, o alternativamente en el documento WO 2006/016234 A1.
Claims (13)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un metodo para contar sustratos sustancialmente pianos sin hacer contacto, especialmente billetes de banco, que estan apilados en forma de pilas de sustratos, comprendiendo dicho metodo los pasos siguientes:captar al menos una imagen de muestra (10) de una porcion de un lado (01A) de una pila de sustratos (01), cuya imagen de muestra (10) contiene informacion de contraste que representa bordes de sustrato que se extienden sustancialmente a lo largo de una primera direccion de la imagen de muestra (10);tratar la informacion de contraste que representa los bordes de sustrato dentro de la imagen de muestra (10), dicho tratamiento incluye someter al menos una zona de interes (20) dentro de la imagen de muestra (10) a difusion anisotropica para producir una imagen tratada conteniendo un conjunto sustancialmente coherente de llneas continuas que representan los bordes de sustrato; ycontar el numero de bordes de sustrato de dicha imagen tratada.
- 2. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde dicha difusion anisotropica esta basada en la ecuacion de Perona- Malik.
- 3. El metodo segun la reivindicacion 1 o la 2, en donde dicha difusion anisotropica esta basada en una transformada de ondlcula o wavelet, de preferencia una transformada de ondlcula adaptativa.
- 4. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha difusion anisotropica esta adaptada a filtrar y preservar los bordes de sustrato a lo largo de dicha primera direccion sin destruir el contraste entre dichos bordes de sustrato.
- 5. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho tratamiento de la informacion de contraste que representa los bordes de sustrato incluye ademas tratar dicho grupo sustancialmente coherente de llneas continuas que representan los bordes de sustrato para eliminar las zonas de conexion entre llneas adyacentes y separar las llneas en un conjunto completamente coherente de llneas distintas y continuas que representan los bordes de sustrato.
- 6. El metodo segun la reivindicacion 5, comprendiendo ademas el paso de medir el numero de zonas de conexion entre las llneas y de evaluar la calidad del corte basada en el numero medido de zonas de conexion.
- 7. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha imagen tratada es binarizada antes de contar el numero de bordes de sustrato contenidos en ella.
- 8. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dichos sustratos son billetes de banco.
- 9. El metodo segun la reivindicacion 8, en donde dichas pilas de sustratos son fajos de billetes de banco comprendiendo un numero determinado de billetes de banco, de preferencia cien billetes de banco.
- 10. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, implementado en un entorno de tiempo real, especialmente en el contexto de la produccion y/o tratamiento de billetes de banco.11 Un sistema para contar para implementar el metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho sistema comprende un sensor optico para captar dicha imagen de muestra y al menos una unidad de tratamiento programada para realizar dicho tratamiento de la informacion de contraste que representa los bordes de sustrato.
- 12. Un sistema o maquina de tratamiento de billetes de banco, comprendiendo un sistema para contar segun se define en la reivindicacion 11.
- 13. El sistema o maquina de tratamiento de billetes de banco segun se define en la reivindicacion 12, en donde la pila de sustratos (01) consiste en una banda de fajos y en donde la imagen de muestra (10) es tomada a lo largo de un lado longitudinal del fajo mientras que la banda de fajos esta siendo desplazada a lo largo de una direccion de desplazamiento que es paralela al lado longitudinal de la banda de fajos.
- 14. El uso de la difusion anisotropica para tratar al menos una zona de interes (20) dentro de una imagen de muestra (10) de una porcion de un lado (01A) de una pila de sustratos (01) a ser contados, cuya imagen de muestra contiene informacion de contraste representando bordes de sustrato que deben ser discriminados y contados segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 10.
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