ES2830391T3 - Generación de imágenes de billete de banco - Google Patents

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Abstract

Un método de obtención de una pluralidad de imágenes infrarrojas de un billete de banco que comprende iluminar de forma simultánea el billete de banco con una luz infrarroja en una primera longitud de onda y una luz infrarroja en una segunda longitud de onda; capturar una imagen del billete de banco con una cámara RGB; obtener de la primera señal de canal de salida y de la segunda señal de canal de salida del sensor de cámara RGB la distribución de intensidad de la luz infrarroja en la primera longitud de onda y la distribución de intensidad de la luz infrarroja en la segunda longitud de onda utilizando un primer coeficiente de calibración y un segundo coeficiente de calibración en el sensor de cámara RGB; y producir imágenes infrarrojas separadas del billete de banco a la primera longitud de onda y la segunda longitud de onda desde respectivas distribuciones de intensidad, y en donde el primer coeficiente de calibración es definido como la relación de la primera amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja en la primera longitud de onda respecto a la segunda amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja a la primera longitud de onda; y en donde el segundo coeficiente de calibración es definido como una relación de la segunda amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja en la segunda longitud de onda respecto a la primera amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja a la segunda longitud de onda.

Description

DESCRIPCIÓN
Generación de imágenes de billete de banco
La presente invención se refiere, en general, a la adquisición de una imagen de un billete de banco, un documento de seguridad, o similares. De forma más específica, la presente invención se refiere a la obtención de imágenes de un billete de banco en la región infrarroja del espectro electromagnético con el propósito de la identificación y verificación de la autenticidad y denominación del billete de banco. Se puede encontrar la técnica anterior en los documentos US2017/0191946A, EP2899698A, US8842344B y WO2004/104947A.
Se conocen muchos dispositivos de validación de billetes de banco convencionales dentro del campo de la caracterización y autentificación de billetes de banco. Normalmente, un dispositivo validador de billetes de banco utilizará una disposición de sensor óptico para interrogar y obtener información referente a un billete de banco insertado. La disposición de sensor óptico puede incluir fuentes de luz visible, infrarroja y ultravioleta, y uno o más sensores de imagen para recibir y registrar la luz reflejada, transmitida y fluorescente del billete de banco bajo investigación.
Debido a los avances y tecnologías de antifalsificación, algunos billetes de banco de moneda ahora incluyen tintas sofisticadas que pueden tener diferentes características espectrales sobre el rango del espectro electromagnético. Por ejemplo, algunos billetes de banco de moneda actuales contienen tintas que muestran espectros de absorción que puede variar sobre el sector infrarrojo del espectro electromagnético. Por consiguiente, es deseable para la disposición de sensor óptico de un dispositivo validador de billetes de banco estar configurado de manera que sea capaz de resolver estos diferentes espectros de absorción para permitir al dispositivo validador de billetes de banco reconocer de forma correcta billetes de banco con las tintas variables de infrarrojo.
Con el fin de que los billetes de banco que tienen estos espectros de absorción variable en la región infrarroja sean identificados de forma correcta, es necesario iluminar el billete de banco a más de una longitud de onda infrarroja, y esto requiere la provisión de más de una fuente de luz infrarroja. De forma alternativa, se puede utilizar una única fuente de luz infrarroja incandescente. Sin embargo, dicha fuente tiene una salida variable, es menos fiable que un LED, y es más difícil de controlar de forma precisa.
Un problema surge cuando se intenta iluminar un billete de banco con, por ejemplo, dos longitudes de ondas distintas de luz infrarroja, debido a que la cámara RGB opcional utilizada en un validador de billetes de banco típico no puede resolver entre las dos longitudes de onda infrarrojas al mismo tiempo. Sería necesario por lo tanto iluminar el billete de banco secuencialmente con la primera longitud de onda de infrarroja y después con la segunda longitud de onda infrarroja. Sin embargo, esta solución conduce a un problema adicional en el tiempo de iluminación global y el tiempo de adquisición de imagen adicional podría requerir una reducción en la velocidad de procesamiento del billete de banco bajo investigación.
Otra posible solución podría ser introducir filtros infrarrojos en la disposición de sensor óptico del validador de billetes de banco. Esta solución no es deseable dado que podría conducir, necesariamente, a un aumento no deseado en el coste global de la disposición de sensor óptico y podría requerir adicionalmente un agrandamiento del tamaño total de la disposición de sensor óptico.
La presente invención busca superar los problemas descritos anteriormente asociados con los validadores de billetes de banco convencionales.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un método de obtención de una pluralidad de imágenes infrarrojas de un billete de banco tal y como se define en la reivindicación 1.
De forma preferible, el primer canal de salida es el canal rojo del sensor de cámara RGB, y el segundo canal de salida es el canal azul del sensor de cámara RGB.
De forma preferible, el sensor de cámara RGC es un sensor de imagen CMOS o CCD, y el sensor incluye una matriz de filtro de Bayer.
Un modo de realización de la presente invención se describirá ahora, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 muestra una disposición óptica del validador de billetes de banco configurada para un modo de transmisión;
La figura 2 muestra una disposición óptica del validador de billetes de banco configurada para un modo de reflexión;
La figura 3 muestra una distribución de longitud de onda para los canales de salida de una cámara RGB;
La figura 4 muestra un detalle de la distribución de longitud de onda alrededor de longitudes de onda infrarrojas de interés;
La figura 5 es una imagen de un billete de banco en la región visible del espectro;
La figura 6 es una imagen del billete de banco en la región infrarroja del espectro;
La figura 7 es una imagen del billete de banco en una primera longitud de onda infrarroja; y
La figura 8 es una imagen de un billete de banco en una segunda longitud de onda infrarroja.
Tal y como se muestra en la figura 1, una disposición óptica del validador de billetes de banco comprende una fuente 1 de luz en una cámara 2 RGB y una unidad 3 de control. La disposición óptica del validador de billetes de banco también incluye una fuente 5 de luz UV adicional.
En el modo de transmisión, tal y como se muestra en la figura 1, la fuente 1 de luz ilumina un billete 6 de banco desde abajo. La fuente 1 de luz incluye una pluralidad de LED [no mostrados]. Un LED funciona en la región visible del espectro electromagnético, típicamente un LED blanco, un segundo LED emite luz infrarroja en una primera longitud de onda y un tercer LED emite luz infrarroja en una segunda longitud de onda.
En un modo de realización preferido, la primera longitud de onda es de 730 nm, y la segunda longitud de onda es de 880 nm. Sin embargo, el lector será consciente de que estas longitudes de onda son ejemplos únicamente, y que se puede seleccionar cualquier longitud de onda dependiente de los requisitos de una aplicación dada.
La luz visible y la luz 1' infrarroja que pasa a través del billete 6 de banco bajo investigación se refleja por el elemento 4 reflector hacia la cámara 2 RGB.
La cámara 2 RGB es una cámara digital convencional que comprende una óptica y un sensor [no mostrado]. El sensor es típicamente un sensor CCD o un sensor CMOS. En cualquier caso, el sensor incluirá una matriz de filtro de Bayer convencional. La salida del sensor está directamente conectada a la unidad 3 de control a través de un canal 7 rojo, un canal 8 verde, y un canal 9 azul, de una manera conocida. La unidad 3 de control incluye un procesador [no mostrado] que incluye una lógica de control RGB para recibir, procesar y analizar los datos RGB recibidos de la cámara 2 RGB.
La fuente 5 de luz UV opcional, que incluye al menos un LED UV, ilumina el billete de banco con luz 5' UV que excita la fluorescencia en el billete 6 de banco. Los datos de imagen fluorescente del billete 6 de banco son recogidos por la cámara RGB y se pasan a la unidad 3 de control para el análisis.
En un modo de realización preferido, se obtienen tres imágenes separadas del billete 6 de banco en secuencia: (i) imagen tomada con únicamente el LED blanco encendido; (ii) imagen tomada con únicamente el LED rojo encendido; y (iii) imagen tomada con únicamente el LED UV encendido.
De una manera similar a la que se ha descrito anteriormente, tal y como se muestra en la figura 2, la disposición óptica del validador de billetes de banco se puede configurar para el funcionamiento en el modo de reflexión. En este caso, la cámara 2 RGB se sitúa para recoger directamente imágenes del billete 6 de banco sin requerir un elemento 4 reflector. Sin embargo, el lector experto será consciente de que la disposición óptica del validador de billetes de banco se puede configurar de tal manera que puede funcionar de forma simultánea en ambos modos de reflexión y de transmisión con la inclusión de un elemento 4 reflector de dos vías adecuado.
Tal y como es bien conocido por el lector experto, una matriz de filtro de Bayer convencional no incluye ningún filtro infrarrojo. Por consiguiente, para separar una imagen infrarroja de una imagen visible de un billete de banco ha sido convencionalmente necesario incorporar al menos un filtro infrarrojo dentro de la disposición óptica del validador de billetes de banco. Tal y como se señaló anteriormente, esto lleva a una disposición óptica proporcionalmente más grande y más cara.
De forma ventajosa, se ha encontrado que una imagen de un billete de banco sometido a iluminación por luz infrarroja en dos diferentes longitudes de onda se puede separar en dos imágenes distintas mediante la manipulación de las diferencias relativas en las eficiencias de los filtros de color dentro de la matriz de filtro de Bayer de una cámara RGB convencional.
La figura 3 ilustra salidas características de los canales rojo, azul y verde de un sensor de cámara RGB. El rango 10 de longitud de onda representa el área del espectro infrarrojo es de interés en el ejemplo particular expuesto en el presente documento.
La figura 4 muestra una vista despiezada del rango 10 de longitud de onda mostrado en la figura 3. El billete 6 de banco ha sido iluminado simultáneamente mediante un primer LED que funciona a una longitud de onda de 730 nm, y un segundo LED que funciona a una longitud de onda de 880 nm.
La traza 11 de canal rojo representa la respuesta espectral al filtro de paso rojo de la matriz de filtro de Bayer, y la traza 12 de canal azul representa la respuesta espectral del filtro de paso azul de la matriz de filtro de Bayer.
Tal y como se muestra en la figura 4, los filtros azul y rojo responden de forma diferente a 730 nm y 880 nm respectivamente. Los coeficientes a y @ presentan la cantidad relativa de transmisión de luz por el filtro de paso rojo a 730 nm y 880 nm respectivamente. Del mismo modo, los coeficientes y y 5 representan la cantidad relativa de transmisión de luz por el filtro de paso azul en 730 nm y 880 nm respectivamente.
Los coeficientes a, 3, y y 5 se pueden determinar mediante un proceso de calibración utilizando un papel de calibración bajo iluminación separada por el LED de 730 nm y después por LED de 880 m. El uso de papel de calibración será conocido por el lector experto de la presente solicitud.
Extracción de imagen
Para extraer una imagen producida por los LED infrarrojos individuales es necesario cuantificar las contribuciones de cada LED a los filtros de rojo y azul definiendo dos relaciones:
Figure imgf000004_0001
Para cualquier píxel de sensor dado la intensidad a la longitud de onda de 730 nm es dada como I(a), y la intensidad a la longitud de onda de 880 nm es dada como I(b). Por tanto, para cada píxel bajo un filtro de paso azul, la intensidad B de luz total es dada por:
(3) B = y l(a) bl(b)
Del mismo modo, para cada píxel bajo el filtro de paso rojo, la intensidad R de luz total, es dada por:
(4) R = <xl(a) (31(b)
De las ecuaciones (1), (2) y (3) se obtiene:
(5) B = axl(a) [3y I(b)
De la ecuación (4) se obtiene:
(6) (3yI(b) = yR - ayl(b)
Y de las ecuaciones (5) y (6) se obtiene:
Figure imgf000004_0002
De forma similar, se obtiene:
Figure imgf000004_0003
Usando las ecuaciones (7) y (8), la lógica de control RGB calcula los datos de imagen para cada uno de los LED infrarrojos, que se pueden combinar para producir una imagen extraída distinta en 730 nm y 880 nm respectivamente. La figura 5 muestra una imagen 13 de billete de banco tomada mientras se iluminan con un LED blanco únicamente. La figura 6 muestra una imagen 13' del mismo billete de banco como el mostrado en la figura 5 tomada mientras se ilumina mediante el LED infrarrojo de 730 nm y el LED infrarrojo de 880 nm.
La figura 7 muestra una representación esquemática de la imagen extraída para la iluminación por el LED de 730 nm únicamente. La figura 8 muestra una imagen extraída del mismo billete de banco. En este caso, la imagen es lo que se debería haber observado si el billete de banco hubiese sido iluminado por el LED de 880 nm únicamente.
De esta manera, se pueden extraer dos imágenes separadas del billete de banco, figuras 7 y 8 sin la necesidad de una iluminación subsecuente del billete de banco con el primer LED infrarrojo y después con el segundo LED infrarrojo, o la necesidad de incorporar filtros infrarrojos en la matriz de filtro de Bayer del sensor de cámara RGB.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un método de obtención de una pluralidad de imágenes infrarrojas de un billete de banco que comprende iluminar de forma simultánea el billete de banco con una luz infrarroja en una primera longitud de onda y una luz infrarroja en una segunda longitud de onda;
capturar una imagen del billete de banco con una cámara RGB;
obtener de la primera señal de canal de salida y de la segunda señal de canal de salida del sensor de cámara RGB la distribución de intensidad de la luz infrarroja en la primera longitud de onda y la distribución de intensidad de la luz infrarroja en la segunda longitud de onda utilizando un primer coeficiente de calibración y un segundo coeficiente de calibración en el sensor de cámara RGB; y
producir imágenes infrarrojas separadas del billete de banco a la primera longitud de onda y la segunda longitud de onda desde respectivas distribuciones de intensidad, y
en donde el primer coeficiente de calibración es definido como la relación de la primera amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja en la primera longitud de onda respecto a la segunda amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja a la primera longitud de onda; y
en donde el segundo coeficiente de calibración es definido como una relación de la segunda amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja en la segunda longitud de onda respecto a la primera amplitud de señal de canal de salida en la luz infrarroja a la segunda longitud de onda.
2. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1, en donde un primer canal de salida es el canal rojo de sensor de cámara RGB y en donde un segundo canal de salida es el canal azul de sensor de cámara RGB.
3. Un método como el reivindicado en la reivindicación 1 o 2, en donde el sensor de cámara RGB es un sensor de imagen CMOS o CCD.
4. Un método como el reivindicado en la reivindicación 3, en donde el sensor de cámara RGB incluye una matriz de filtro de Bayer.
5. Un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera longitud de onda es de 730 nm y la segunda longitud de onda es de 880 nm.
6. Un método como el reivindicado en la reivindicación 5, en donde la primera y segunda longitudes de onda son emitidas desde un primer LED infrarrojo y un segundo LED infrarrojo, respectivamente.
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