JP2004157971A - Pattern identifying device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance identification performance in a pattern identifying device for identifying a pattern of an identifying object such as a coin, based on an image of the identifying object acquired by an image pick-up means. <P>SOLUTION: This device is provided with: an illumination means for emitting light to the identifying object passing through a passage; and the image pick-up means for photoreceiving reflected or transmitted light from the identifying object, A denomination is prevented from being erroneously determined by an influence of a passing position of the coin 23 by determining temporarily one or more of denominations to conduct the identification. The pattern is accurately identified thereby. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨等の模様を読み取り、正偽や種類の判定或いは認識などを行う模様識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動販売機が普及し、これに使用される硬貨識別装置には高い識別性能が要求されている。
【０００３】
従来、この種の硬貨識別装置はコイルとフェライト材のコアとから構成された磁気センサを備え、硬貨の材質や厚み、外径を検出して硬貨を識別していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６１５７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の構成では、識別しているのは硬貨の材質や厚み、外径であり、硬貨の模様を検知することが困難であった。このため、模様が異なる偽貨を不正使用されることがあった。例えば材質と外径がほぼ等しい類似外国硬貨の厚みを切削したような変造偽貨などである。
【０００７】
本発明は、模様を正確に識別し、このような偽貨の不正使用を防止することができる識別性能の高い模様識別装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の模様識別装置は、通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、１種類以上の識別対象の種類に仮判定して識別を行う模様識別装置としたものである。
【０００９】
これにより、模様を正確に識別でき、識別性能を向上することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、通路と、この通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、１種類以上の識別対象の種類に仮判定して識別を行う模様識別装置であり、識別対象の通過位置の影響で種類を誤判別するのを防止できるので、模様を正確に識別することが可能になる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、仮判定した識別対象の種類に応じて撮像倍率の補正を行う請求項１記載の模様識別装置であり、識別対象の通過位置や組み立て寸法・部品特性のバラツキの影響を低減できる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、座標変換用のテーブルを書き換えることにより撮像倍率の補正を行う請求項２記載の模様識別装置であり、座標変換と同時に倍率を補正することが可能で、容易に撮像倍率が補正できる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、座標変換用のテーブルは対称性を利用する請求項３記載の模様識別装置であり、テーブルの一部を省略でき、データ記憶容量及び処理時間の削減が可能である。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、外径に基づいて仮判定を行う請求項１記載の模様識別装置であり、容易に識別対象の種類を仮判定する。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、仮判定を行う種類の数に上限を設ける請求項１記載の模様識別装置であり、データ処理時間が一定の上限時間を超えないようにすることが可能である。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、上限を２種類とする請求項６記載の模様識別装置であり、データ処理に多大な時間を要することを防止できる。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の発明は、通路と、この通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、前記画像を非等間隔に半径方向を分割して極座標変換し識別を行う模様識別装置であり、極座標変換後の座標により座標変換前の面積に大きな差が生じ、各極座標の重みに偏りが発生するのを防止できるので、模様を正確に識別することが可能になる。
【００１８】
本発明の請求項９に記載の発明は、半径方向の座標が小さいほど間隔を広く分割して極座標変換を行う請求項８記載の模様識別装置であり、極座標変換の座標による座標変換前の面積の差を小さくすることができる。
【００１９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、座標変換前の面積が極座標変換後の各座標で等しくなるように極座標変換を行う請求項９記載の模様識別装置であり、各極座標の重みを等しくすることができる。
【００２０】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１６を用いて説明する。本実施の形態における模様識別装置は硬貨の刻印模様を識別の対象としているが、本発明は識別の対象として紙幣やカード等の印刷模様、メダルやトークン等の刻印模様などにも適用されるものである。また模様は、硬貨等の表面、裏面だけでなく、側面の模様にも応用可能である。さらに識別の対象物は、本実施の形態のように重力を利用した転動中に限らず、自然落下中、ベルト等の搬送手段による移動途中、さらには停止手段を用いるなどして識別対象を停止させ停止中にも識別を行うことができる。
【００２１】
また本発明の実施の形態では、撮像手段と照明手段を通路の同一側に配置し、識別対象からの反射光で識別を行っているが、撮像手段と照明手段を通路の逆側に配置し、識別対象からの透過光で識別を行うこともできる。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態における硬貨識別装置の概要を示した正面図であり、投入された硬貨の正偽や種類を識別する。図１において、硬貨識別装置本体１１の上部には硬貨の投入口１２が設けられており、この投入口１２から下方に向かって硬貨の通路１３が連結されている。通路１３の側壁の一部は光学透明体１４で構成され、この光学透明体１４の背部に照明手段１５と硬貨の模様を検知する撮像手段１６が配置されている。また通路１３の下流には、厚み・材質兼用センサ１７が配置されている。さらに通路１３は、硬貨識別装置本体１１の下部に位置する硬貨の出口１８に連結されている。
【００２３】
図２は、撮像手段１６近傍の断面図である。通路１３を構成する一方の側壁２１の一部は通路の底面２２を形成している。投入された硬貨２３はこの底面２２上を転動する。通路１３の他方の側壁２４の一部は光学透明体１４で構成され、複数のＬＥＤ２５とフレキシブル配線基板とから成る照明手段１５からの照明光で硬貨２３が照明される。硬貨２３で反射された反射光は、側壁２４側に配置された撮像手段１６で検知される。撮像手段１６は、画像センサ２６と画像センサ２６上の受光面２７、及び硬貨２３からの反射光を受光面２７に結像するレンズ２８とから成る。
【００２４】
通路１３の底面２２は、照明手段１５及び撮像手段１６とは逆側の側壁２１に設けることで、底面２２で影ができ識別性能が低下することを防止している。また、底面２２の幅２２ａは、照明手段１５からの照明光が硬貨２３の縁に照射されるのを妨げない、すなわち影にならないように識別しようとする硬貨２３の最小の厚みより狭くすると共に、最小の厚みの硬貨２３が側壁２４側に沿って通過しても落下しない寸法としている。
【００２５】
また、硬貨２３が側壁２１、２４のどちらか一方に沿って安定して通過するように、通路１３は鉛直に対して傾斜させている。傾斜させているのとは逆側の側壁２４は必ずしも必要はない。本実施の形態では、さらに傾斜させているのとは逆側に、光学透明体１４と照明手段１５及び撮像手段１６を配置して、これらへの汚れの付着を低減させている。なお、光学透明体１４はガラスやプラスチック等で形成することによって通路１３側と撮像手段１６側を区切り、撮像手段１６側に通路１３側から塵埃や硬貨２３などが侵入することを防止できるが、光学透明体１４を空気とする、すなわち何も用いなくても構わない。
【００２６】
側壁２１と側壁２４は、外乱光を遮蔽し、また照明手段１５からの照明光の硬貨２３以外での反射光を低減するため、黒色としている。黒色に限らず、非反射または低反射の材質、色、表面状態とすることで、照明手段１５からの照明光以外の外乱光や、照明手段１５からの照明光の硬貨２３以外での反射光を撮像手段１６で検知することを防止し、識別精度を向上させることができる。
【００２７】
照明手段１５は図３のように構成されている。すなわち、想定される最小速度で通路１３を通過する硬貨位置３１から、想定される最大速度で通過する硬貨位置３２までをすべて含む範囲を撮像時硬貨位置３３とし、この撮像時硬貨位置３３を完全に覆う形状に構成している。照明手段１５の形状は、長辺と短辺を持つ非円形、例えば長円または楕円形状としており、長辺を硬貨２３の通過方向に該一致させることで、硬貨２３が画像センサ２６の受光面２７の中心に相当する位置に来たタイミングを検知する精度に対する許容度を拡大し、硬貨２３の通過速度が一定しない自由落下や転動中にも識別が可能になる。また、照明手段１５の中心を撮像時硬貨位置３３の中心とほぼ一致させることで、照明を均一化することができる。さらに、画像センサ２６上の受光面２７の中心もこれらの中心に配置している。
【００２８】
また図２において、正反射光２９は照明手段１５からの照明光が、識別しようとする最大外径の硬貨２３の外周縁部近傍の平面部で正反射した、すなわち入射角と反射角の等しい反射光成分を示す。この正反射光２９が撮像手段１６に入射すると、入力した画像に非常に明るいムラが発生し正確な識別の妨げとなる。そのため、正反射光２９が撮像手段１６に入射しないよう、言い換えれば図３において正反射位置３４が撮像時硬貨位置３３の範囲内に入らないような位置関係に、通路１３と照明手段１５及び撮像手段１６を配置して、撮像時硬貨位置３３の画像にムラが発生するのを防止している。照明手段１５の形状を長辺と短辺を有する非円形とすることで、正反射位置３４の形状を長辺と短辺を有する非円形とすることができ、撮像時硬貨位置３３の範囲内に入りにくくすることができる。
さらに照明手段１５の長辺を硬貨２３の通過方向に該一致させることで、撮像手段１６における正反射位置３４の長辺を硬貨２３の通過方向とほぼ平行にすることができ、照明手段１５の中心を撮像手段１６における撮像時硬貨位置３３の中心に該一致させることで、正反射位置３４の中心を撮像時硬貨位置３３の中心にほぼ一致させることができる。或いは、撮像時硬貨位置３３の範囲内に入る正反射位置３４ａをもつ照明手段１５の部位１５ａ（長辺部分）にＬＥＤ２５を配置しない欠落部を有することで正反射位置３４に欠落部を設けることができる。いずれも、硬貨２３からの正反射光２９が撮像手段１６における撮像時硬貨位置３３の外に入射するように通路１３と照明手段１５及び撮像手段１６とを配置しやすくなる効果がある。照明手段１５の中心を撮像手段１６の中心に該一致させることでも同様の効果が得られる。なお、透過光で識別を行う場合には、入射角と出射角の等しい透過光成分（正透過光と言う）が、反射光で識別を行う場合の正反射光２９に相当し、画像のムラに関して同様のことが言える。
【００２９】
硬貨２３の刻印模様を検知するため、硬貨２３に対して照射光の入射角度を低角度として、暗視野照明して刻印をより浮かび上がらせている。また、照明手段１５（第１の照明手段）を構成する複数のＬＥＤ２５は、照明手段１５の中心を通り通路１３に垂直な直線３５で２つの群、すなわち出口１８側の第２の照明手段３６と、投入口１２側の第３の照明手段３７とに分けて構成し、第２の照明手段３６と第３の照明手段３７を独立して発光可能としている。照明手段１５を２群に分け、おのおのの照明手段３６、３７を独立に発光させることで、後述する方法により硬貨２３の凹凸度合いを検出することができる。
【００３０】
図４は通路１３の一部の断面図である。底面２２を持つ一方の側壁２１の逆側に位置する他方の側壁２４に、排出補助手段４１を設けている。変形硬貨や雨等で濡れた硬貨または粘着物の付着した硬貨などが投入されて通路１３で停止した際に、一方の側壁２１と他方の側壁２４との距離を拡大させることにより、硬貨２３を下方に落下させて出口１８から返却させるが、排出補助手段４１は硬貨２３の上部を側壁２４側に保持することにより硬貨２３の排出をより確実にする。
【００３１】
図５は厚み・材質兼用センサ１７近傍の断面図である。通路１３を構成する一方の側壁２１及び他方の側壁２４にはそれぞれフェライト材のＥ型コア５１、５２が対向して取り付けられている。Ｅ型コア５１、５２は識別しようとする最小の硬貨２３の外径より小さい長さのものを用い、硬貨２３の中心がＥ型コア５１、５２の中心付近を通過するような位置に配置している。厚み・材質兼用センサ１７は、Ｅ型コア５１とその内部に巻かれた２本のコイル５３、５４およびＥ型コア５２とその内部に巻かれた２本のコイル５５、５６より構成されている。コイル５３とコイル５５は相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続されている。２本のコイル５３、５５を通路１３に対向して配置し、逆相接続することで、通路１３に発生する交流磁界の磁束方向は図５に破線で示したように、硬貨の表面に平行となり、硬貨の厚みを敏感に検知できる。また、コイル５４とコイル５６は相互インダクタンスが正になるように直列同相接続されている。２本のコイル５４、５６を通路１３に対向して配置し、同相接続することで、通路１３に発生する交流磁界の磁束方向は図５に二点鎖線で示したように、硬貨の表面に垂直となり、硬貨の材質を敏感に検知できる。厚みセンサ７１と材質センサ７５を兼用しているのは、小型化やコストダウンのためであるが、各々別のセンサであっても構わない。
【００３２】
図６は撮像手段１６を形成する画像センサ２６の制御回路の構成図であり、本実施の形態では画像センサ２６としてＭＯＳ型の２次元（エリア）画像センサを用いて高速に２次元画像を得ているが、これに限らずＣＣＤや１次元（ライン）センサの時系列データ等を用いてもよい。画像センサ２６の受光素子からなる各画素６１で検出した画像データは一種のシフトレジスタである水平走査回路６２及び垂直走査回路６３によって制御される水平走査線６４及び垂直走査線６５で画素６１を選択されて水平走査回路６２より順次出力６７される。この際、水平走査回路６２及び垂直走査回路６３により一部の走査線のみを制御することで、特定領域６６の画像データだけを出力することが可能である。部分的な画像データの出力はＭＯＳ型の画像センサで実現することができ、このような撮像手段１６を備えることにより、画像データの出力を必要な部分だけに絞って読み出しを高速化することが可能である。また各画素６１は正方形形状であると共に、水平方向の画素数が垂直方向の画素数よりも多く検知エリアが長方形である画像センサ２６を使用し、硬貨２３の通過方向に画像センサ２６の長手方向をほぼ一致させて配置して、長方形の画像データを得ている。長手方向を通過方向に一致させているのは、画像センサ２６の画素を有効利用して硬貨２３が画像センサ２６の受光面２７の中心に相当する位置に来たタイミングを検知する精度に対する許容度を広くするためであると共に、画像センサ２６は出力６７の接続された水平走査回路６２の走査の方を出力６７の接続されていない垂直走査回路６３の走査よりも優先して行う（水平走査の周期の方が短い）ので、横長な領域の画像を検知するのに出力信号中の水平休止期間（水平ブランキング期間）が少なく、より短時間で画像データを読み出すことができるからである。
【００３３】
撮像手段１６内の画像センサ２６には、本実施の形態では図７の制御回路の構成図に示すように、画素行列の行に感度制御のための電圧を供給する制御回路６８と、画素行列の列から接地へ流れる電流を処理する神経ネットワーク６９とを備えている。制御回路６８及び神経ネットワーク６９については、特開平６−１３９３６１号（実施例６など）に詳細が記載されているため構成や動作の説明は省略するが、これらを備えることにより画像センサ２６内で例えば３×３のフィルタ行列と画像の積和演算を実行して出力することができる。すなわち後述のエッジ検出手段８４の機能やエッジ強調機能を画像センサ２６内で実現できる。隣接する周囲の画素データに基づく演算は、特に高速に実行することができる。またフィルタの設定を変更することで、エッジ画像ではなく原画像をそのまま出力することができるのは当然である。このように画像センサ２６に制御回路６８及び神経ネットワーク６９を備えることにより、画像センサ２６内でフィルタ行列と画像の積和演算を実行できるので、エッジ検出手段８４が不要になると共に、エッジ検出の処理時間を短縮しデータ処理を高速化することができる。なお、エッジ検出機能内蔵の画像センサ２６は撮像手段１６とエッジ検出手段８４の両方の機能をあわせ持ったものであり、撮像手段１６とエッジ検出手段８４は別々であっても構わないので、以降の説明では撮像手段１６とエッジ検出手段８４とを分けて述べる。
【００３４】
図８は制御回路の構成を示すブロック図であり、厚みセンサ７１は発振回路７２に接続され、発振波形を正弦波から発振レベルを示す信号に変換する整流回路７３を経て厚み検知手段７４に入力されている。材質センサ７５は発振回路７６に接続され、整流回路７７を経て材質検知手段７８に入力されている。また整流回路７３、７７の出力は硬貨２３が投入されたことを検知する投入検知手段７９にも入る。投入検知手段７９は、照明手段１５と撮像手段１６を制御し、照明手段１５から照射され硬貨２３で反射した反射光を撮像手段１６で検知し、撮像したアナログ画像データを多値のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段８０に出力する。Ａ／Ｄ変換手段８０の出力は、投入検知手段７９、撮像手段１６を制御し調整を行う調整手段８１、撮像手段１６近傍の通路１３が結露しているかどうかを検知する結露検知手段８２、硬貨２３の凹凸度合いを検知する凹凸検知手段８３、画像データのエッジ部を検出するエッジ検出手段８４、画像データにおける硬貨部分の中心と外径を検出する中心・外径検出手段８５のそれぞれに入力されている。中心・外径検出手段８５は、エッジ検出手段８４と金種仮判定手段８６及び倍率補正手段８７に接続され、金種仮判定手段８６では中心・外径検出手段８５で検出した外径の値が近似し、該当すると考えられる最大２種類の金種を仮判定する。エッジ検出手段８４の出力は画像データを直交座標から極座標に変換する座標変換手段８８に入り、倍率補正手段８７では硬貨２３の通路１３中での通過位置や撮像手段１６の組み立て誤差等に起因する撮像倍率を補正し座標変換手段８８を制御する。座標変換手段８８の出力は二値化の閾値を設定する閾値設定手段８９及び画像データを多値デジタル値から二値デジタル値に変換する二値化手段９０とに入力される。二値化手段９０の出力は回転角度検出手段９１に接続され、記憶手段９２に記憶された基準画像データに対する、投入された硬貨２３の画像データの回転角度を検出し、投入された硬貨２３の画像データと基準画像データとの照合を行う模様照合手段９３に出力する。金種仮判定手段８６の出力は倍率補正手段８７と閾値設定手段８９と回転角度検出手段９１及び模様照合手段９３に接続されると共に、記憶手段９２は回転角度検出手段９１と模様照合手段９３、及び各比較手段９４〜９７に接続されている。比較手段９４〜９７のそれぞれには厚み検知手段７４、材質検知手段７８、凹凸検知手段８３、模様照合手段９３の出力が入り、比較手段９４〜９７は記憶手段９２に記憶された基準と比較し、許容範囲内で一致していればその正貨の種類を示す信号を出力し、どの種類の基準値とも一致しない場合には偽貨であることを示す信号を出力する。判定手段９９では、比較手段９４〜９７からの信号が全て同じ正貨の種類を示す場合に限りその正貨の種類を示す信号を出力し、それ以外の場合には偽貨を示す信号を判定信号１００として出力する。判定手段９９には、結露検知手段８２と切替手段９８の各出力も入力されている。
【００３５】
以上のように構成された硬貨識別装置について図９と図１０に示すフローチャートを用い図８のブロック図も参照して、その動作を説明する。ステップＳ１１〜Ｓ１７で硬貨２３が投入されたことを検知する。ここで硬貨２３の投入及び投入検知とは、硬貨２３の識別部への到達及び到達検知をも含む意味である。まず、硬貨投入を撮像手段１６で検出するため、投入検知手段７９は撮像手段１６の設定を行う（Ｓ１１）。具体的には、図１１の撮像領域の概念図に示した撮像範囲１０１のうち、第１の投入検知領域１０２の部分画像のみ出力するように撮像手段１６を設定し、画像センサ２６の各画素６１の初期化（リセット）などの撮像準備を行ってから撮像を開始する。
【００３６】
次に、第１の投入検知領域１０２内の画素６１全てが受光状態となるタイミングで照明手段１５を短時間発光させる（Ｓ１２）。硬貨２３の通過速度に対して短時間だけ発光させることで、硬貨２３を停止させることなく静止状態に近い画像が得られ識別精度を向上できる。また、ＬＥＤ２５を大電流で駆動可能として照明を高照度化したり、長寿命化することができる。なお、照明手段１５は第２の照明手段３６と第３の照明手段３７の両方を発光させる。以降特に明記しない場合、照明手段１５を発光させるとは、第２の照明手段３６及び第３の照明手段３７の両方を発光させることを示す。
【００３７】
そして、第１の投入検知領域１０２の画像データを入力する（Ｓ１３）。次に撮像手段１６で投入検知する際は第２の投入検知領域１０３で、その次は第３の投入検知領域１０４で同様の入力を行い、さらに次は第１の投入検知領域１０２に戻る。３ヶ所の投入検知領域１０２〜１０４で投入検知を行うのは硬貨２３や通路１３が汚れている場合でも確実に硬貨２３の投入を検知するためである。また図１１に示すように、３ヶ所の投入検知領域１０２〜１０４は、撮像時硬貨位置３３に対して、後述の模様入力用照明（Ｓ３０）までの所要時間と硬貨２３の通過速度とから逆算した位置に配置することで、平均的な通過速度の硬貨２３が照明手段１５及び画像センサ２６上の受光面２７のほぼ中心で撮像することができる。また、各投入検知領域１０２〜１０４は極力距離を離して、硬貨２３や通路１３の汚れの影響を同時には受けにくくすると共に、硬貨２３の外径によって検知タイミングがずれないように、底面２２からの高さは識別しようとする最小硬貨の硬貨位置１０５の中心付近とその上下に配置し、これら上下に配置した投入検知領域１０２、１０４は最小硬貨の硬貨位置１０５の中心付近に配置した投入検知領域１０３よりもやや投入口寄りに配置している。
【００３８】
このようにして入力した投入検知領域１０２〜１０４の画像データを基に、光学透明体１４やレンズ２８及び画像センサ２６の受光面２７等も含む通路１３の結露検知を行う（Ｓ１４）。結露しているかどうかの判定は、光学透明体１４やレンズ２８などに露が付着することにより硬貨２３表面に合っていた焦点がずれて入力画像がぼけることを利用して行う。３ヶ所の投入検知領域１０２〜１０４の画像データのバラツキ、すなわち分散が３つとも一定値より小さくなる状態が続くと結露と判定している。分散は容易に求めることができると共に、分散の小ささで判定することで結露による撮像手段１６の焦点のずれを検知できる。さらに、投入検知領域１０２〜１０４のうち１ヶ所でも分散が大きければ結露判定しないことで、誤判定を防止し結露判定の確実性を向上させている。結露と判定した場合には、画像センサ２６の制御処理を省いて行わないことで正常でない画像データによる誤動作を防止したり、図示しない結露防止手段を動作させたり、結露の発生を自動販売機の制御部に対しては通信で、自動販売機の操作者に対しては表示を行って報知することも可能になる。撮像手段１６を用いることで専用のセンサなしで結露を検知できると共に、部分的な画像の出力可能な画像センサ２６を利用することで、短時間で結露検知用の画像が得られ高速に結露検知ができる。
【００３９】
撮像手段１６での投入検知（Ｓ１５）は、投入された硬貨２３で照明手段１５から照射された照明光が反射し撮像手段１６で検知する画像データが変化することを利用する。３ヶ所の投入検知領域１０２〜１０４の画像データの平均または分散のうちの１つでも待機状態の値から一定以上の変化があれば、硬貨２３が投入されたと判定する。平均と分散の少なくともどちらか一方が変化したら硬貨２３が投入されたと判定することで、平均または分散のどちらかに変化が発生しないような場合にも確実に投入を検知できる。また複数ヶ所の領域で平均と分散を求め、１ヶ所のどちらか一方でも変化があれば投入と判定することで、通路１３に汚れが付着した場合などでも確実に硬貨２３の投入を検知することができる。
【００４０】
投入検知用のセンサを別に設ける場合には、このセンサを設けるスペースが必要になり、かつ光学式のセンサを用いれば照明手段１５の照明光との干渉を防止したり、投入検知用センサと撮像手段１６の組み立てにより両センサの距離にバラツキが生じ画像検知のタイミングに誤差が発生する。これに対して本実施の形態のように、撮像手段１６で投入検知を行い投入検知センサを兼ねることにより、複数ヶ所で容易に投入検知を行うことができると共に、スペースの削減、照明光の干渉や組み立てバラツキに影響されない正確な画像検知が実現できる。さらに部分的な画像の出力可能な画像センサ２６を用いることで、短時間で投入検知用の画像が得られ高速に投入検知ができる。
【００４１】
結露判定中や、結露でなくとも通路１３の汚れなどにより硬貨２３の投入が検知できない場合のため、撮像手段１６以外の厚みセンサ７１と材質センサ７５でも投入検知を行う（Ｓ１６、Ｓ１７）。投入口１２から投入された硬貨２３が厚み・材質兼用センサ１７に近づくと、コイル５３〜５６のインピーダンスが変化し、それにつれて発振回路７２、７６の発振レベルが変化する。待機時の発振レベルから一定以上の変化があれば、硬貨２３が投入されたと判定し、厚み及び材質検知（Ｓ２０）を行う。
【００４２】
厚み及び材質検知（Ｓ２０）では、硬貨２３によるコイル５３〜５６のインピーダンス変化に応じた発振回路７２、７６の発振レベルの変化から厚みと材質を検知する。前述のように硬貨２３の厚みに敏感な厚みセンサ７１の発振レベルは、発振波形を正弦波から発振レベルを示す信号に変換する整流回路７３を経て、厚み検知手段７４に接続されており、硬貨通過時の発振レベルの最大変化量を検知して比較手段９４に出力する。材質検知手段７８も同様に、硬貨２３の材質に敏感な材質センサ７５の発振レベルの、硬貨通過時の最大変化量を検知して比較手段９５に出力する。
【００４３】
撮像手段１６で投入検知（Ｓ１５）した場合は、凹凸及び模様検知（Ｓ２１）と厚み及び材質検知（Ｓ２０）を並行して行う。画像検知はまず調整工程（Ｓ２２）から行う。投入された硬貨２３の材質や汚れ、通路１３の汚れや照明手段１５の劣化・温度特性等により、検知する画像データの画質は変化し、明るさやコントラストが上下する。これに対して硬貨２３が通過する毎に毎回、後述の凹凸入力や模様入力を行う前に、これらの入力で用いるのと同じ撮像手段１６及び照明手段１５を使用して、事前に硬貨２３の部分的な画像を取得する。この取得した画像に基づいて、撮像手段１６の検知する画像データの画質が極力一定になるよう、撮像手段１６の入力条件、具体的には感度、すなわち画像センサ２６に含まれる増幅回路のゲインやオフセットレベルの調整を行う。図１１に示すように入力条件設定領域１０６は、想定される最小速度の最小硬貨の硬貨位置１０５と想定される最大速度の硬貨位置１０７とに完全に含まれる位置、大きさに設定している。図１１において、実際には投入検知から入力条件設定用の入力を行うまでの所要時間分だけ硬貨２３は移動しているが、説明の簡略化のため最小速度の最小硬貨の硬貨位置１０５位置は投入検知時と同一としている。調整工程（Ｓ２２）の最初では読み出し時間を高速化するため撮像手段１６の出力画像領域をこの入力条件設定領域１０６のみに設定して、撮像準備を行ってから撮像を開始する（Ｓ３１）。続いて、照明手段１５を短時間発光させ（Ｓ３２）、入力条件設定用領域１０６の画像データを入力する（Ｓ３３）。本実施の形態では、この画像データの非常に明るい画素数と非常に暗い画素数に応じて、画像センサ２６に含まれる増幅回路のゲインやオフセットレベルを変更し、撮像手段１６の設定（Ｓ３４）を行っているので画像データの比較と画素数の計数だけで容易に調整が可能であるが、これに限らず画像データの平均値やバラツキ等に基づいてもよいし、Ａ／Ｄ変換手段８０の基準電圧を変更するのは画像センサ２６に含まれる増幅回路のゲインやオフセットレベルを変更するのと同等の手段である。このように、撮像手段１６で事前に硬貨２３の画像を取得することで、取得した画像に基づいて撮像手段１６の入力条件等を調整し、一定画質の画像データを得ることができる。また調整量を記憶し、硬貨２３の投入毎に調整量を補正していくことで、部品劣化等の経時変化の影響を低減し、識別性能を維持することができる。硬貨２３の想定される位置で入力することにより、確実に硬貨２３の画像が得られ適正な調整ができる。さらに部分的な画像の出力可能な画像センサ２６を用いることで、短時間で調整用の画像が得られ高速に調整ができる。
【００４４】
また照明手段１５の発光強度や発光時間等の照明条件を変更して同様の効果を得られるが、本実施の形態の調整方法では、照明条件を調整する場合、具体的には照明手段１５の駆動電源（例えばＬＥＤ２５の駆動電流）や発光時間を変える場合と比較して、電源回路を追加したり画像センサ２６の読み込みタイミングを変える複雑な制御をすることなしに、調整を行うことができる。
【００４５】
なお、撮像手段１６とは別の反射光センサを設けて、この反射光センサの受光量に応じて調整を行う技術は、例えば特開２０００−３３１２１１号に開示されているが、本実施の形態では凹凸入力や模様入力に用いるのと同じ撮像手段１６を用いて調整用の画像を取得することで、調整専用のセンサを設けることなく、また調整と識別用に別々のセンサを用いることにより発生する検知誤差の影響を受けないで調整を行うことが可能である。
【００４６】
続く工程は、凹凸入力工程（Ｓ２３）である。正貨をコピーまたは正貨の模様を印刷した紙等を金属に貼付して作製された偽貨（以下、コピー貼付偽貨と言う）は、後述の模様照合（Ｓ５１）では正貨との十分な差が見いだせず確実に排除することが困難である。そのため、凹凸度合いを検知してコピー貼付偽貨を排除するため、前述したように照明手段１５を出口１８側の第２の照明手段３６と、投入口１２側の第３の照明手段３７とに分けて構成し、第２の照明手段３６と第３の照明手段３７を独立して発光可能としている。そして、図１２に示すように、凹凸があれば発生する、第２の照明手段３６のみで照明した場合（図１２（ａ）の硬貨近傍の断面図を参照）の第１の画像データにできる影の位置（図１２（ｂ）の画像データの模式図を参照）と、第３の照明手段３７のみで照明した場合（図１２（ｃ）の硬貨近傍の断面図を参照）の第２の画像データにできる影の位置（図１２（ｄ）の画像データの模式図を参照）の差、すなわち異なる方向から照明した場合の差を利用する。図１１に破線で示すように３本の凹凸検知ライン１０８〜１１０を、想定される最小速度の最小硬貨の硬貨位置１０５と想定される最大速度の最小硬貨の硬貨位置１０７とに完全に含まれる位置、長さに設定しているので、確実に硬貨２３の画像が得られ適正な凹凸検知ができる。図１１において、実際には投入検知から凹凸検知用の入力を行うまでの所要時間分だけ硬貨２３は移動しているが、説明の簡略化のため最小速度の最小硬貨の硬貨位置１０５は投入検知時と同一としている。凹凸入力工程（Ｓ２３）の最初では撮像手段１６の出力画像領域をこれらの凹凸検知ライン１０８〜１１０に順次設定し、撮像準備を行ってから撮像を開始する（Ｓ３５）。続いて、第２の照明手段３６或いは第３の照明手段３７を１本の凹凸検知ラインに対して交互に切り替えて短時間発光させ（Ｓ３６）て、画像データを入力し（Ｓ３７）、全ての凹凸検知ライン１０８〜１１０の第１及び第２の画像データが入力されるまで繰り返す（Ｓ３８）。第１の画像入力と第２の画像入力との間隔を約５００マイクロ秒と短時間に行うことで、その間の硬貨移動は平均的な通過速度で１画素相当分の程度であり、後述のように第１の画像データと第２の画像データとの差を計算する際に１画素分のズレを補正することで、硬貨移動による影響を抑制できる。本実施の形態では、第２の照明手段３６と第３の照明手段３７は全て同一の波長特性のＬＥＤ２５で構成している。そのため、モノクロ画像で凹凸が検知できる。また、凹凸検知用の第２の照明手段３６と第３の照明手段３７は、図３を用いて説明したように照明手段１５を２群に分けて構成している。すなわち模様検知用の照明手段１５を兼用し、さらに撮像手段１６も同一のものを兼用しているので、コストやスペースの削減が可能であり、調整も専用の調整工程が不要である。第２の照明手段３６と第３の照明手段３７を異なるタイミングで発光させることで、第２及び第３の照明手段による照明光の干渉を防止でき、確実にそれぞれの反射光の画像が得られる。部分的な画像の出力可能な画像センサ２６を用いることで、短時間で反射光の画像を得られ高速に凹凸入力を行うことができる。
【００４７】
なお、異なる方向から異なる波長特性で照射して硬貨の凹凸を判定する技術は、例えば特開２００２−１８３７９１号で開示されているが、本実施の形態では同一の波長特性で照射しているので、発光波長の異なる照明手段及びカラー画像センサまたはフィルタを用いることなく凹凸が検知できる。また、波長や環境温度によって変化するセンサ感度やフィルタの透過特性のバラツキに影響されないで、凹凸度合いを検知することができる。
【００４８】
また、異なる方向から別々に照射して各々の反射光強度に基づいて二値化を行って硬貨の模様を判定する技術は、例えば特開平７−２１０７２０号で開示されているが、本実施の形態では凹凸計算（Ｓ４４）で後述するように、各々の反射光強度の差に基づいて検知しているので、多値で凹凸度合いを検知でき、正確に判定することが可能である。
【００４９】
次の工程は、模様入力工程（Ｓ２４）である。撮像手段１６の出力画像領域を、想定される最小速度の最大硬貨と想定される最大速度の最大硬貨とが完全に含まれる位置、大きさに設定し、撮像準備を行ってから撮像を開始する（Ｓ３９）。続いて、照明手段１５を短時間発光させ（Ｓ４０）、第３の画像データを入力する（Ｓ４１）。模様入力において、製品毎に発生する組み立て寸法やレンズ２８等の特性のバラツキのため、画像データ中の硬貨位置は異なるため、その分だけ模様入力の領域を大きく設定する必要がある。これに対し本実施の形態では、画像データ中の底面２２の位置すなわち硬貨２３の下端位置と撮像倍率とを可変に記憶しており、最大硬貨の画像データ中での上端位置を算出することで模様入力の領域を縮小し画像データの入力時間とデータ記憶用の記憶回路の容量、及びデータの処理時間を削減することができる。さらに、記憶している硬貨２３の下端位置と撮像倍率とは、正貨が投入される毎に補正を行っていくことで確実に補正でき、経時的な変化に対しても性能が劣化することを防止し、初期の識別性能を維持することが可能になる。硬貨２３の下端位置と撮像倍率を記憶及び補正し、さらにこれらから最小硬貨の中心位置を算出して、３つのいずれか１つ以上に基づいて投入検知領域１０２〜１０４、入力条件設定領域１０６、凹凸検知ライン１０８〜１１０、模様入力の領域、及び後述の中心・外径検出用の検知ライン１１１、１１２を設定することにより撮像手段における硬貨２３の位置を正確に捉えることができ、通路１３や撮像手段１６の組立誤差や経時的な寸法・特性変化に対して、また投入された硬貨２３の大きさ、すなわち金種いかんに関わらず、各々の検出を正確に行うことが可能である。なお、硬貨２３の位置を記憶する技術は、例えば特開平１０−１０５７６５号で調整モードにおいて記憶する技術が開示されているが、本実施の形態のように可変に記憶することで硬貨が投入される毎に補正していくことが可能であり、経時変化に対して追随して識別性能を維持することができる。
【００５０】
そして、続く凹凸検出工程（Ｓ２５）では、凹凸入力工程（Ｓ２３）で入力した第１及び第２の画像データとから凹凸度合いを計算するが、その前に第３の画像データから中心と外径を検出すると共に、検出した外径に基づいて投入された硬貨２３がどの金種に近いかを仮判定しておく。
【００５１】
中心・外径検出（Ｓ４２）では、第３の画像データにおける硬貨２３に相当する画像の位置を検知するため、基準点としての中心と共に外径を求める。識別対象が円形の硬貨２３である場合は特に、中心と外径とを求めることで容易に画像データにおける硬貨２３の位置を検知できる。そのために、外周に相当する複数の候補点を選択し、各候補点と仮の中心との距離で検証を行って、外周に相当すると判定した候補点から中心を求めて、硬貨２３の位置を検知している。図１３に示すように第３の画像データに対して、まず通過方向に平行な検知ライン１１１及び垂直な検知ライン１１２を複数設定する。本実施の形態では各６本の検知ライン１１１、１１２を、記憶している硬貨２３の下端位置に基づいて、想定される最小速度の最小硬貨及び想定される最大速度の最小硬貨の外周と必ず交差するような配置・長さとしている。記憶している硬貨２３の下端位置を用い、さらに正貨が投入される毎に補正を行っていくことで、確実な位置の検知が可能であると共に、経時的な変化に対しても性能が劣化することを防止できる。図１３では、簡素化のため各４本の破線で示す。そして、各検知ライン１１１、１１２上の画像データに対して平滑化とエッジ検出を行う。具体的には注目画素の周囲の８画素を含む９画素のデータについて、（表１）の配列データと配列要素毎に積算した９要素の和の絶対値と、（表２）の配列データと配列要素毎に積算した９要素の和の絶対値との和を求め、注目画素の平滑化・エッジ検出後のデータとする。
【００５２】
【表１】

Figure 2004157971
【００５３】
【表２】
Figure 2004157971
【００５４】
平滑化・エッジ検出後のデータを検知ライン１１１、１１２中央で二分割して、前半・後半各３番目までの最大値を取る点を外周候補点１１３とする。この際、ライン中央からの距離に比例した補正値を加えた上で３番目までの最大値を求めることにより、硬貨２３の外周が写されている可能性の高い画像の外側、すなわちライン中央から離れた点を優先して選択でき、照明手段１５の照度にムラが発生し硬貨２３の外周が暗く写された場合などでも、硬貨の位置を精度良く検知できる。外周候補点１１３の一部を、図１３に白及び黒点で示す。ライン毎に前半の候補点と後半の候補点から１点ずつ選んだ２点の中点を合計９通り求める。
６ライン分、合計５４通りの中点の度数分布から最も度数の高い点を仮中心座標とし、これを通過方向と平行及び垂直方向について求めて仮中心１１４とする。
この仮中心１１４と各外周候補点１１３（全７２点）との距離を計算し、これらの距離の度数分布から最も度数の高い距離を求める。そして、求めた距離に対して一定の許容範囲内にある外周候補点１１３のうちで、同一検知ラインの前半と後半に１点ずつのみ属するような２点の組を選び出し、図１３に黒点で示す外周点１１５とする。例えば外周候補点１１６は、仮中心１１４との距離は許容範囲内であるが、同一の検知ライン１１２上に距離が許容範囲内の外周候補点１１３がないため、外周点１１５としない。最後に通過方向に平行な検知ライン１１１上の外周点１１５の通過方向に平行な平均座標と、通過方向に垂直な検知ライン１１２上の外周点１１５の通過方向に垂直な平均座標とを求めて中心とする。さらに、この中心と外周点１１５との平均の距離を求め、２倍して外径とする。本実施の形態では、外周に相当する複数の候補点を選択し、各候補点と仮の中心との距離で検証を行って、外周に相当すると判定した候補点から中心を求めることにより、確実に硬貨２３の位置を検知することができる。検知ライン１１１、１１２を複数本設定すると共に、平滑化・エッジ検出を行って各検知ライン１１１、１１２上の外周候補点１１３を、画像の外側を優先するよう補正をしながら複数選択することで、硬貨２３・通路１３の汚れや照明手段１５のムラの影響を受けにくい確実な中心・外径検知が可能になる。エッジ検出ではなくエッジ強調でも同様の効果が得られる。平滑化とエッジ検出または強調を（表１）と（表２）の配列データで同時に行うことで、高速に中心・外径を検知できる。なお、識別対象が円形以外の場合、例えば長方形の紙幣等に対しては中心や外周と共に長辺や短辺寸法を求めればよいが、これらに限らず特徴となる孔等の形状や模様などを基準点として検出し識別対象の位置を検知することもできる。
【００５５】
なお、複数の検知ラインで外周点を検知する技術は、例えば特開平９−１７８２１号や特開平１０−６３８５２号に開示されているが、本実施の形態では外周の候補点を複数選択し、仮中心との距離で検証を行って外周点を求めているため、図１３に示すように底面２２が写り込んだりノイズのある場合でも外径点を誤って選択することがないので、正確に中心と外径を検出できる。
【００５６】
金種仮判定（Ｓ４３）では、中心・外径検出手段８５から出力された外径から、投入された硬貨２３がどの金種に近いかを仮判定する。あらかじめ定められている各金種毎の外径基準値と記憶している撮像倍率とから、検知した外径に近い２金種を選び出して出力する。但し、あらかじめ定めた許容範囲内で該当する金種が１金種以下の場合は、その金種を選び出す。外径に基づけば、容易に金種を仮判定できる。１金種に絞らず２金種とすることで、硬貨２３が通路１３の中で撮像手段１６の近くを通過するか遠くを通過するかといった通過位置の影響で金種を誤判別するのを防止して識別精度を向上させることができる。例えば日本の百円硬貨（２２．６ｍｍ）と十円硬貨（２３．５ｍｍ）では約４％の外径差しかなく、特に広角レンズを使用した場合は通過位置の影響が大きく、例えば±０．５ｍｍの通過位置の変化で画像データ上の外径は±２％変化するため誤判別の恐れがある。また３金種以上に仮判定すると、以降のデータ処理、特に後述の模様照合工程（Ｓ２６）の回転角度検出（Ｓ５０）に多大な時間を要するため、最大２金種としてデータ処理時間が一定の上限時間を超えないようにしているが３金種以上としてもよい。
【００５７】
なお金種を１金種に確定して、その金種に応じた処理を行う技術は、例えば特開平１０−６３８５２号に開示されているが、本実施の形態では複数の金種に仮判定することで、硬貨２３の通過位置等の影響による金種の誤判別を防止できる。
【００５８】
続く凹凸計算（Ｓ４４）では、凹凸入力工程（Ｓ２３）で入力した第１及び第２の画像データから、凹凸検知手段８３で硬貨２３の凹凸度合いを検知する。各凹凸検知ライン１０８〜１１０について、第１の画像データと第２の画像データとの画素毎の差の絶対値を、その凹凸検知ライン上の全画素にわたって加算する。画素毎の差を求める際には、前述の硬貨２３移動の影響を打ち消すため、先に入力を行う第１の画像データの画素に対して、第２の画像データの１画素後ろ（出口１８側）の画素のデータとの差を求めている。このように、３本の凹凸検知ライン１０８〜１１０について計算を行い、３本のうちの最大値を出力する。凹凸検知ライン１０８〜１１０を複数本設定することで、硬貨２３や通路１３の汚れの影響を受けにくく、凹凸模様の少ない硬貨２３でも確実に凹凸度合いを検知できる。
【００５９】
さらに、模様照合工程（Ｓ２６）を行う。模様照合工程（Ｓ２６）では、多値デジタル値の画像データをエッジ検出（Ｓ４５）してから、撮像倍率の補正（Ｓ４６）を行いながら直交座標から極座標に座標変換（Ｓ４７）し、二値化（Ｓ４９）した上で、基準画像に対する投入された硬貨２３の画像データの回転角度を検出（Ｓ５０）して、検出した回転角度を考慮して基準画像との照合（Ｓ５１）を行う。これらの工程を、金種仮判定（Ｓ４３）で仮判定した２金種分の各表裏２面に対して行うが、例えばユーロ硬貨のように片面の模様が共通で、他面が１５ヵ国で異なる場合には、合計１６面分の処理を行えばよい。
【００６０】
模様照合工程（Ｓ２６）の各動作を、エッジ検出（Ｓ４５）から詳細に説明する。エッジ検出手段８４では、第３の画像データの各画素データに対して中心・外径検出（Ｓ４２）と同様に平滑化を兼ねたエッジ検出を行い、エッジ検出後の画像データを第４の画像データとして出力する。具体的には注目画素の周囲の８画素を含む９画素のデータについて、（表１）の配列データと配列要素毎に積算した９要素の和の絶対値と、（表２）の配列データと配列要素毎に積算した９要素の和の絶対値との和を求め、注目画素のエッジ検出後のデータとする。なおエッジ検出（Ｓ４５）は、中心・外径検出（Ｓ４２）で検出した中心を基準に、識別対象とする最大外径硬貨の外径範囲内に位置する画素に関して行えば十分である。画像データに対してエッジ検出（Ｓ４５）を行うことにより、反射光の明るさ（輝度）そのものではなく隣接部分との明るさの差で判定することができるので、画像データの明るさの全体的な変化や局所的なムラの影響を受けにくく、正確な識別が可能になる。エッジ検出ではなくエッジ強調を行うことでも、同様の効果を得られる。ここに画像データの明るさの全体的な変化や局所的なムラは硬貨２３の材質や色、通路１３又は硬貨２３の全体的な或いは一部の局所的な汚れなどによって発生するものであり、これらの影響を低減することができる。
【００６１】
次に座標変換（Ｓ４７）について、倍率補正（Ｓ４６）より先に述べる。座標変換手段８８では、第４の画像データを直交座標から極座標に変換し、座標変換後の画像データを第５の画像データとして出力する。本実施の形態では日本硬貨を識別対象として、最大外径の五百円硬貨がＮ×Ｎ画素（例えば１００×１００画素）となる光学設計を行っている。また、硬貨の通過位置や組み立て寸法及びレンズ２８等の部品特性のバラツキにより、撮像倍率を０．９から１．１まで想定している。すなわち五百円硬貨は製品毎また硬貨投入毎に、最小０．９Ｎ×０．９Ｎから最大１．１Ｎ×１．１Ｎ画素（例えば９０×９０から１１０×１１０画素）に撮像される場合が発生するが、簡略化のため最大７×７画素として座標変換（Ｓ４７）と倍率補正（Ｓ４６）の説明を行う。図１４（ａ）は第４の画像データを模式的に示しており、中心・外径検出（Ｓ４２）で検出した中心１２１のＸ座標１２２（硬貨２３の通過方向に平行な方向）、Ｙ座標１２３（硬貨２３の通過方向に垂直な方向）を（０，０）として、直交座標（−３，−３）から（３，３）までの４９画素分を示す。図１４（ｂ）は座標変換後の第５の画像データを模式的に示しており、極座標の半径方向（Ｒ座標１２４）に非等間隔に４分割して０〜３、円周方向（Ｓ座標１２５）に等間隔に８分割して０〜７とした場合の極座標（０，０）から（３，７）までを例示している。この座標変換は、（表３）及び（表４）の変換用テーブルを用いて行う。
【００６２】
【表３】
Figure 2004157971
【００６３】
【表４】
Figure 2004157971
【００６４】
（表３）は直交座標のＸ座標とＹ座標に対応した極座標のＳ座標を表しており、（表４）は直交座標のＸ座標とＹ座標に対応した極座標のＲ座標を表している。例えば、直交座標（０，０）の画素は極座標（０，０）に、直交座標（−１，−３）の画素は極座標（３，７）に変換される。このように直交座標の全画素を変換し、同一の極座標に複数の直交座標が該当する場合はこれらの画素の平均値を用い、該当する直交座標が１画素もない極座標は隣接する極座標のデータを複写するなど隣接データに基づいて設定する。極座標に座標変換することで、後述の回転角度検出（Ｓ５０）及び照合（Ｓ５１）が容易になると共に、データ量が削減され処理速度を高速化できる。なお極座標変換用の半径方向テーブル（表４）において、半径方向座標のＲ座標が最大値の３より大きい４となっている座標があるが、これは硬貨２３の外径範囲外であり以降使用しない画素であることを示すと共に、座標変換後の画像データを記憶するための配列のＲ座標を４まで用意しておくことで、座標変換時にＲ座標が３以下かどうか判定しながら変換する必要がなく、全画素を共通的に扱って高速に変換することができる。また、エッジ検出（Ｓ４５）した後に座標変換（Ｓ４７）を行うことで、硬貨２３の模様に忠実にエッジを検出し識別精度を向上することができる。なぜならば、極座標変換によって隣接する周囲の画素（座標）との距離が変化するために、座標変換（Ｓ４７）後にエッジ検出（Ｓ４５）を行うと、注目画素のエッジ検出または強調に用いる周囲の隣接画素との距離が注目画素の座標により、また隣接画素の座標により異なって一定にならないためである。
【００６５】
倍率補正（Ｓ４６）は、硬貨２３の通路１３中での通過位置や撮像手段１６の組み立て誤差等に起因する撮像倍率の補正を行う。この補正は、中心・外径検出（Ｓ４２）で検出した外径と金種仮判定（Ｓ４３）で仮判定した金種とに基づいて、極座標変換用の半径方向テーブル（表４）の値を更新することによって行う。半径方向テーブルは、（表５）のような各画素と中心との距離を示す距離テーブルと、（表６）のような各半径方向座標に対する距離の上限を示す上限距離テーブルとから求める。
【００６６】
【表５】
Figure 2004157971
【００６７】
【表６】
Figure 2004157971
【００６８】
例えば、Ｘ座標をｘ、Ｙ座標をｙとし距離テーブル値をＲ’（ｘ，ｙ）で表すと、Ｒ’（０，０）は０．００で１．７５未満であるから半径方向テーブル値Ｒ（０，０）を０とし、Ｒ’（３，１）は３．１６で３．０３以上３．５０未満であるからＲ（３，１）を３とする。なおＸ座標＜０及びＹ座標＜０の部分の距離テーブルは、データ記憶容量及び処理時間の削減のため対象性を利用して省略し、ｘ＜０かつｙ≧０の場合はＲ（ｘ，ｙ）＝Ｒ（−ｘ，ｙ）、ｘ≧０かつｙ＜０の場合はＲ（ｘ，ｙ）＝Ｒ（ｘ，−ｙ）、ｘ＜０かつｙ＜０の場合はＲ（ｘ，ｙ）＝Ｒ（−ｘ，−ｙ）の計算式で半径方向座標Ｒを求めている。
【００６９】
倍率補正（Ｓ４６）では、例えば金種仮判定（Ｓ４３）で仮判定した金種の１つが五百円で、中心・外径検出（Ｓ４２）で検出した外径（例えば９０）が五百円の標準外径（例えば１００）の０．９倍である場合、撮像倍率は０．９倍であるので、（表７）のように上限距離テーブルの上限距離の値を標準の０．９倍の値に更新する。
【００７０】
【表７】
Figure 2004157971
【００７１】
そして、この上限距離テーブルと距離テーブル（表５）とから、極座標変換用の半径方向テーブルの値を更新すると（表８）となる。
【００７２】
【表８】
Figure 2004157971
【００７３】
この変換用テーブルに基づいて座標変換することで、画像データを半径方向に１．１１倍に拡大しながら同時に座標変換が実現でき、容易に撮像倍率が補正される。倍率補正を行うことで、硬貨２３の通過位置や組み立て寸法・部品特性のバラツキに影響されずに正確な識別を行うことができる。また、製品毎に異なる基準画像を記憶させることなく、基準画像を共通化して製品毎の識別性能のバラツキを抑えることが可能であると共に、組み立てや部品特性の許容範囲の拡大も図れる。
【００７４】
本実施の形態では、上限距離テーブルの上限距離の値は半径が小さいほど間隔が広く半径が大きいほど間隔を狭く、非等間隔に設定している。（表９）に示したように等間隔に設定してもよい。
【００７５】
【表９】
Figure 2004157971
【００７６】
しかし各極座標の面積に大きな差が生じ、座標変換時に同一の極座標に変換される直交座標の画素数が不均一になることにより、照合時に各極座標の重みに偏りが発生する。特に各極座標が等しい面積を持つように上限距離を設定すれば各極座標の重みが等しくなり、半径方向座標を非等間隔に設定することで識別性能を向上することができる。
【００７７】
なお、基準となる対象の画像を取得して倍率誤差を求め補正して画像切出を行う技術が特開平９−２４５２１３号に開示されているが、基準となる対象が固定された金種であり、調整モードでその金種だけが投入される場合は支障ないが、複数の金種が投入される場合には適用は困難である。これに対して、本実施の形態では複数の金種に仮判定することで、複数の金種が投入される場合にも適用できる。
【００７８】
続いて、二値化（Ｓ４９）のための閾値設定（Ｓ４８）を行う。二値化手段９０では、多値デジタル値である座標変換後の第５の画像データの各画素（座標）に対して、閾値以上であるかどうかによって１か０の二値デジタル値に変換し、二値化後の画像データを第６の画像データとして出力する。二値化（Ｓ４９）を行うことで、画像データにおけるノイズの影響を低減できると共に、画像データ量を削減し処理を高速化できる。また、エッジ検出（Ｓ４５）またはエッジ強調及び座標変換（Ｓ４７）を二値化（Ｓ４９）より前に行うことにより、多値データを用いた正確なエッジ検出または強調と座標変換が可能であり識別精度を向上できる。
【００７９】
この二値化（Ｓ４９）のための閾値を設定するのが閾値設定手段８９であり、第５の画像データと金種仮判定手段８６で仮判定した金種に基づいて設定した閾値を出力する。具体的には、二値化後の第６の画像データにおいて、値が１である画素数の全画素数に対する割合が金種と面（表面か裏面か）毎に定められた割合になるように、すなわち二値化後の度数分布が一定になるように閾値を設定する。これにより、二値化後の第６の画像データの画質を均一化すると共に、後述の模様照合（Ｓ５１）に用いる基準画像も同様の割合で作成することにより第６の画像と基準画像との均質化が可能であり、識別性能を向上できる。この割合を本実施の形態では全金種・面共通に５０％に設定しているが、金種・面毎に異ならせて各金種・面の模様に合った最適な二値化も可能であり、実験に基づくと３０〜７０％の割合において模様がくっきりと読みとれ高い識別性能が達成できた。閾値の求め方は、例えば第５の画像データからデータ値と画素数との度数分布（ヒストグラム）を作成し、データの大きい方からの累積度数が５０％となる値を求めればよい。また、閾値設定に用いる第５の画像データは、硬貨部分すなわち外径の内部に当然限るべきであり、倍率補正及び極座標変換を行ったことにより半径方向座標があらかじめ定められたその金種の半径以下である部分のみを使用すれば容易に可能である。さらに本実施の形態では、硬貨２３の状態や発行年度により硬貨２３毎に異なる外周・孔の縁、硬貨２３ではなく背景である孔の内部、及び同一の硬貨２３でも回転角度や位置により投入毎に異なる潜像・細線模様の部分も、閾値設定への使用から除外している。図１５は新五百円硬貨の基準画像（後述）に灰色で除外部分を上書きし直交座標に逆変換した模式図であり、外周の縁部１３１と潜像模様部１３２、及び細線模様部１３３を示す。外周・孔の縁部は摩耗やバリが発生しやすく、孔の内部は背景が見え、潜像・細線模様部は画像センサ２６の画素配列方向と硬貨の模様との角度により斑紋（モアレ）が現れ反射率が著しく変化し、閾値設定に使用するとこれら部分的な画像に影響されて全体の正確な二値化に支障をきたす。同様の理由で、硬貨毎に異なる模様である年号部分も除いてもよい。第５の画像データでどの部分を閾値設定に使用するかは、各金種・面毎に極座標形式で表した二値デジタル値のテーブルをあらかじめ記憶しておけば、各金種・面毎の模様に適した安定した二値化を行うことができる。また、この閾値設定に使用する部分が硬貨の中心に対して回転対称でない場合、硬貨の回転角度毎に閾値が変わるため、後述の回転角度検出（Ｓ５０）において画像データを回転させる度に閾値を求め直す多大な処理を要する。本実施の形態では閾値設定に使用する部分を、除外部分を含まずかつ硬貨の中心に対して回転対称すなわち同心円状に設定しているので、回転角度検出（Ｓ５０）において画像データを回転させる度に閾値を求め直す必要がなく、閾値設定に使用する部分を記憶するテーブルも半径方向の座標に対する１次元のデータ（以降、閾値設定用領域データという）で済む。このように、第６の画像データにおいて値が１である画素数の全画素数に対する割合が定められた割合になるように、すなわち二値化後の度数分布が一定になるように閾値を設定することで、硬貨２３の材質や、縁部や表面等の状態、及び回転角度、また照明手段１５や組み立て寸法のバラツキにおける照度の差に左右されることなく、安定した識別が可能になる。
【００８０】
なお、特定の閾値算出領域で二値化の閾値を設定する技術は、例えば特開２００２−１０９５９６号に開示されているが、二値化に支障をきたす硬貨内の特定部分（硬貨２３の状態や発行年度により硬貨２３毎に異なる外周・孔の縁、及び同一の硬貨２３でも回転角度や位置により投入毎に異なる潜像・細線模様）を除く技術については触れられていない。本実施の形態では、これらの領域を除く領域で閾値を設定することで、安定した閾値設定及び二値化が可能である。
【００８１】
回転角度検出（Ｓ５０）では、回転角度検出手段９１で第６の画像データと記憶手段９２に金種・面毎に記憶された基準画像とに基づいて、基準画像に対する投入された硬貨２３すなわち第６の画像データの回転角度を検出して出力する。
逆に、第６の画像データに対する基準画像の回転角度を検出するようにしてもよい。なお基準画像データは、第６の画像データ同様に、極座標形式で表した二値デジタル値のテーブルとしてあらかじめ記憶されている。第６の画像データを回転させながら基準画像データと比較していき、最も一致する角度を検出する。第６の画像データは極座標で表されているので、回転させるには円周方向にずらす、すなわち円周方向座標を変えるだけで容易に回転させることができる。第６の画像データをＢ（ｒ，ｓ）（ｒは極座標の半径方向、ｓは円周方向）、基準画像データをＲ（ｒ，ｓ）、ａをｂで割った剰余をｍｏｄ（ａ，ｂ）、極座標における円周方向の分割数をＮｓで表すと、Δｓを０からＮｓ−１まで２ずつ変化させてＢ（ｒ，ｍｏｄ（ｓ＋Δｓ，Ｎｓ））とＲ（ｒ，ｓ）を比較していく。一致度合いは、第６の画像データと基準画像データの値が一致している画素（座標）数で判断する。第６の画像データと基準画像データとは共に二値デジタル値であるので、これらの排他的論理和をとり、結果が０である画素数で容易に判断可能である。Δｓを２ずつ変化させているのは検出時間を短縮するためであり、２ずつ変化させて最も一致度合いの高いΔｓを求める。そしてΔｓに対して隣接する回転角度、すなわちｍｏｄ（Δｓ−１，Ｎｓ）とｍｏｄ（Δｓ＋１，Ｎｓ）での一致度合いも求めて、３つの回転角度のうち最も一致度の高い回転角度を選択することにより、回転角度を間引きしても精度良く回転角度を検出できる。２ずつ変化させる方法に限らず、一致度合いが低ければ変化量を大きく、一致度合いが高ければ変化量を小さくするなど、回転角度を間引きして一致度合いを算出することで、精度を維持したまま回転角度検出の高速化が可能である。また本実施の形態では、閾値設定（Ｓ４８）において使用から除外した硬貨の外周・孔の縁、孔の内部、潜像・細線模様の部分を、閾値設定時と同じ理由により一致度合いの算出（回転角度検出及び照合）においても除外している。具体的には、回転角度検出（Ｓ５０）及び照合（Ｓ５１）に用いる画素（領域）を示すデータ（以下、照合領域データという）を、基準画像データや第６の画像データ同様の極座標形式で表した二値デジタル値のテーブルとしてあらかじめ記憶しておく。そして、第６の画像データと基準画像データとの排他的論理和と、この照合領域データとの論理積をとり、結果が１である不一致画素数が少ないほど一致度合いが高いと判断できる。なお、一致度合いを相対的ではなく絶対的に表すため、本実施の形態では照合領域データにおける値が１である画素数を照合画素数として、照合画素数から不一致画素数を減算し、この差を照合画素数で割って一致度合いとしている。これにより、照合画素数が異なっても、一致度合いを容易に比較することができる。
【００８２】
模様照合（Ｓ５１）では、回転角度検出手段８１で検出した回転角度における第６の画像データと基準データとの照合を行う。まず第６の画像データを回転角度検出手段８１で検出した回転角度分だけ円周方向にずらし、すなわち円周方向座標を変えて回転角度の補正を行い、第７の画像データとする。そして、この第７の画像データと基準画像データとの排他的論理和をとり、さらに回転角度照合で用いた照合領域データとの論理積をとって照合結果データとする。第７の画像データと基準画像データが一致しない画素（座標）の値は排他的論理和が１となり、さらに照合領域内であれば照合領域データとの論理積が１となるので、結果が１の画素数は不一致画素数を表す。また、照合領域データにおける値が１の画素数は照合画素数を表すので、照合画素数と不一致画素数との差を照合画素数で割った商は、第７の画像データと基準画像との一致度合いを示す。
【００８３】
本実施の形態では、硬貨全体の一致度合いを求めるのではなく、硬貨領域を複数の領域に分割し、各領域毎の一致度合いが一定値以上である領域の数すなわち一致領域数を求めている。一致度合いを一定値と比較することで、容易に一致領域数を求めることができる。具体的には図１６を用い半径方向画素数は３２、円周方向画素数１６の例で説明すると、図１６（ａ）に示す画像データに対して図１６（ｂ）の領域分割を示す模式図のように、極座標における半径方向１４１は半径方向画素数の約数で分割（この例の分割数は８）し、円周方向１４２も同様に円周方向画素数の約数で分割（この例の分割数は４）して、複数（この例では３２個）の領域１４３とする。極座標に基づくことで、容易に領域分割できると共に、等間隔に分割すれば各領域１４３の重みが均等になる。そして各領域毎に、その領域内に属する画素で一致度合いを求める。さらに領域毎の一致度合いがあらかじめ定めた下限値以上である領域数と、全領域数との割合を一致領域割合として、この値を模様照合手段９３では出力する。なお、各領域の一致度の算出に用いる情報量が不足している（照合領域が狭い、すなわち照合画素数が少ないなどの）領域１４３は一致度合いを正確に判定するのが困難であるので、照合画素数が一定値未満の領域１４３は対象外として、一致領域の判定の正確化を図っている。このように硬貨全体の模様の一致度合いを求めるのではなく、硬貨領域を複数の領域１４３に分割し各領域毎の一致度合いに基づいて照合を行うことにより、硬貨２３や通路１３の一部分に汚れが局所的に存在しても影響を受けにくく、正確な識別が可能である。また、一致領域と判定する領域毎の一致度合いの下限値や比較手段９７における一致領域割合の許容範囲を変えるだけで、汚れに対する耐性と偽貨排除性能の優先度合いを容易に変更することができる。例えば硬貨の１／３の部分が汚れなどで模様の正確な読み取りが不可能であっても識別可能とするには、一致領域割合の許容範囲を２／３以上とすればよい。
【００８４】
さらに、一致領域数は領域毎の一致度合いがあらかじめ定めた下限値以上である領域数としているが、この下限値は各金種・面毎に定めると共に、固定値とせず可変とすれば、硬貨２３や通路１３の汚れの影響を低減して正確な識別が可能になる。なぜならば、硬貨２３や通路１３に汚れがある場合は、一致度合いが低下し一致領域数が減少して正貨と判定されない可能性が高まる。これは、照合領域全体の一致度合いが回転角度検出におけるどの回転角度でもほぼ一様に低下するためであり、これに対して例えば照合領域全体の一致度合いが最小となる回転角度での一致度合いを用いて、最大の一致度合いと最小の一致度合いとの差を利用する、または最小の一致度合いに一定の値を加えて下限値とすることなどで改善が可能である。この例では正確な識別が困難なほど汚れが著しい場合に、最大の一致度合いが非常に低い値になり誤識別の恐れがある。しかし、最大の一致度合いの絶対値が低いと正貨と判定しないという下限値をあらかじめ定めたり、または最小の一致度合いに一定の値を加えて算出する下限値があらかじめ定めた一定値以下であれば下限値をこの一定値とすることで、誤識別が発生するのをさけることができる。
【００８５】
模様照合（Ｓ５１）は、まず金種仮判定（Ｓ４３）で近似していると仮判定した第１の金種の表面について、その基準データ及び照合領域データに基づいて行う。次に、閾値設定用領域データは面毎に異なるので、閾値設定（Ｓ４８）から模様照合（Ｓ５１）までを、裏面について同様に繰り返す。さらに、倍率補正は金種毎に異なるので、倍率補正（Ｓ４６）からＳ５２までを、金種仮判定（Ｓ４３）で近似していると仮判定した第２の金種について行う。従って、模様照合手段９３は２金種×２面分の一致領域割合を出力する。
【００８６】
比較（Ｓ６１）では、各比較手段９４〜９７のそれぞれに入力される厚み検知手段７４、材質検知手段７８、凹凸検知手段８３、模様照合手段９３の各出力を記憶手段９２に記憶された基準と比較し、許容範囲内で一致していればその正貨の種類を示す信号を出力し、どの種類の基準値とも一致しない場合には偽貨であることを示す信号を出力する。判定（Ｓ６２）は、判定手段９９に入力される比較手段９４〜９７からの信号が全て同じ正貨の種類を示す場合に限りその正貨の種類を示す信号を出力し、それ以外の場合には偽貨を示す信号を判定信号１００として出力する。
【００８７】
厚みセンサで投入検知（Ｓ１６でＹＥＳ）した場合や材質センサで投入検知（Ｓ１７でＹＥＳ）した場合、すなわち結露検知中の場合の比較（Ｓ７１）は、撮像手段１６に関連した凹凸検知手段８３及び模様照合手段９３が接続された比較手段９６、９７を除く、各比較手段９４、９５のそれぞれに入力される厚み検知手段７４、材質検知手段７８の各出力を記憶手段９２に記憶された基準と比較し、許容範囲内で一致していればその正貨の種類を示す信号を出力し、どの種類の基準値とも一致しない場合には偽貨であることを示す信号を出力する。判定（Ｓ７２）でも同様に撮像手段１６に関連した比較手段９６、９７を除き、判定手段９９に入力される比較手段９４、９５からの信号が全て同じ正貨の種類を示す場合に限りその正貨の種類を示す信号を出力し、それ以外の場合には偽貨を示す信号を判定信号１００として出力する。
【００８８】
判定手段９９にてＳ６２とＳ７２のいずれの判定を行うかを判断するため、判定手段９９には結露検知手段８２の出力が接続されている。また、判定手段９９にはスイッチ等の切替手段９８の出力も入力されており、結露検知中の判定を撮像手段１６に関連した識別項目（凹凸及び模様）を除いた識別項目（厚みと材質）だけで行って、結露中も硬貨の受け付けを優先し自動販売機等としての販売機会を逃すことを防ぐか、それとも結露中は撮像手段１６での識別が困難であるため投入された硬貨を強制的に受け付けないで偽貨排除性能を優先するかを、図９には図示しないが切替手段９８で選択が可能である。このように切替手段９８を備えることにより、硬貨の受け付けを優先するか偽貨排除性能を優先するかを選択し、なおかつ自動販売機等の設置現場でも容易に選択を変更することができる。また、図示しないが発熱手段を用いた結露防止手段を備え、結露検知時にこの結露防止手段を動作させることで、消費電力を節約しながら常に撮像手段１６に関連した識別も行うことが可能である。発熱手段としては、専用の部品を用いることなく発熱量の大きい電子部品を兼用して通路１３の近傍に配置したり、安価なヒーターを用いることができる。
【００８９】
判定（Ｓ６２）において図９には図示しないが、撮像手段１６に関連しない識別項目（本実施の形態では厚み及び材質）では同じ種類の正貨であって、撮像手段１６に関連した識別項目（凹凸と模様）では偽貨が異なる種類の正貨であることが続いた場合、通路１３の汚れなどで画質が低下したと判断する。また全ての識別項目で同じ種類の正貨であることが続いた場合は、画質に問題ないと判断することで、画質の低下度合いを検知できる。画質の低下を検知した場合、自動販売機の制御部に対しては通信で、自動販売機の操作者に対しては表示を行って画質が低下したことを報知し、清掃を促すことが可能である。
【００９０】
さらに、切替手段９８とは別に第２の切替手段（図示せず）により、撮像手段１６での識別（以下、画像識別という）そのものを行うか行わないかを選択可能としている。第２の切替手段を備えることにより、撮像手段１６や光学透明体１４に故障や重大な傷・汚れがあるような場合に画像識別を行わない方を選択し、結露検知（Ｓ１４）と撮像手段１６での投入検知（Ｓ１５）及び凹凸及び模様検知（Ｓ２１）を行わない（図９には図示せず）ことで、誤動作による製品の動作停止や識別性能の低下を防止することができる。
【００９１】
なお、硬貨投入の検知方法や、図２と図４とを用いて説明した通路構成、及び結露検知や結露防止や画質検知は、従来構成の模様識別装置にも適用可能である。それぞれ、確実な投入検知、汚れの影響を受けにくい確実な識別、結露や汚れ等の影響を低減した正確な識別が可能である。
【００９２】
以上のように、本実施の形態によれば、硬貨２３からの正反射光２９の非入射部分で識別を行うことにより、画像にムラが発生するのを防止できる。また、撮像手段１６を通路１３に対して鉛直上方側に設けることにより、撮像手段１６への汚れの付着を低減させることができる。撮像手段１６は部分的な画像を出力可能な画像センサ２６からなるので、特定領域６６の画像データを短時間で読み出すことができる。前記撮像手段１６は行列状に配置された受光素子のアレイと、前記アレイの行に感度制御のための電圧を供給する制御回路６８と、前記アレイの列から接地へ流れる電流を処理する神経ネットワーク６９とを備える画像センサ２６からなるので、画像センサ２６内でフィルタ行列と画像の積和演算を実行できる。撮像手段１６近傍の通路１３が結露しているかどうかを検知する結露検知手段８２を備えることにより、通路１３が結露しているかどうかを検知できる。そして、撮像手段１６の制御処理を省いて行わないことで正常でない画像データによる誤動作を防止したり、結露防止手段を動作させたり、結露の発生を報知することが可能である。硬貨２３が投入されたことを撮像手段１６を用いて検知することにより、硬貨２３が投入されたことを確実に検知することができる。撮像手段１６で事前に読み取った画像に基づいて読み取り条件の調整を行うことにより、一定画質の画像データを得ることができる。ほぼ同一の波長特性を有し異なる方向から硬貨２３に光を照射する第２の照明手段３６と及び第３の照明手段３７を備え、第２の照明手段３６で照射した際の硬貨２３からの反射光と、第３の照明手段３７で照射した際の硬貨２３からの反射光との差に基づいて硬貨２３を識別することにより、硬貨２３の凹凸を検知することができる。第３の画像における硬貨２３の位置の基準となる点（中心１１４）を複数の外周候補点１１６を検証して検知することにより、確実に硬貨２３の位置を検出することができる。１種類以上の金種に仮判定して識別を行うことにより、硬貨２３の通過位置の影響で金種を誤判別するのを防止できる。撮像手段１６を通路１３の鉛直上方側に設けることにより、撮像手段１６などへの汚れの付着を低減させることができる。第３の画像のエッジ検出強調後に座標変換を行って識別を行うことにより、硬貨２３の模様に忠実にエッジを検出することができる。硬貨２３の特定部分を除く画像に基づいて閾値を設定し、この閾値で二値化を行うことにより、安定した二値化を行うことができる。硬貨２３の特定部分を除く画像に基づいて基準画像との照合を行うことにより、安定した照合を行うことができる。回転角度を間引いて回転角度の検出を行うことにより、精度を維持したまま高速に回転角度検出を行うことができる。硬貨２３の画像を複数の領域１４３に分割し、基準画像との各領域毎の一致度合いに基づいて識別を行うので、硬貨２３や通路１３の汚れの影響が低減される。
【００９３】
そのため、硬貨の模様を正確に識別することができるので、偽貨の不正使用を防止することが可能な、識別性能の高い模様識別装置を実現できる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、１種類以上の識別対象の種類に仮判定して識別を行う模様識別装置としたものであるため、模様を正確に識別でき、識別性能を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における硬貨識別装置の概要を示した正面図
【図２】同、撮像手段近傍の断面図
【図３】同、照明手段近傍の正面図
【図４】同、通路の断面図
【図５】同、厚み・材質兼用センサ近傍の断面図
【図６】同、画像センサの制御回路の構成図
【図７】同、画像センサの制御回路の構成図
【図８】同、制御回路の構成を示すブロック図
【図９】同、動作について説明するフローチャート
【図１０】同、凹凸及び模様検知の動作を説明するフローチャート
【図１１】同、撮像手段の撮像領域の概念図
【図１２】（ａ）同、第２の照明手段のみで照明した場合の硬貨近傍の断面図
（ｂ）同、第２の照明手段のみで照明した場合の画像データの模式図
（ｃ）同、第３の照明手段のみで照明した場合の硬貨近傍の断面図
（ｄ）同、第３の照明手段のみで照明した場合の画像データの模式図
【図１３】同、中心・外径検出について説明する第３の画像データの模式図
【図１４】（ａ）座標変換と倍率補正について説明する第４の画像データの模式図
（ｂ）座標変換と倍率補正について説明する第５の画像データの模式図
【図１５】同、閾値設定について説明する、新五百円硬貨の基準画像を直交座標に逆変換した模式図
【図１６】（ａ）模様照合について説明する第６の画像データの模式図
（ｂ）模様照合の領域分割について説明する第６の画像データの模式図
【符号の説明】
１１ 硬貨識別装置本体
１２ 投入口
１３ 通路
１４ 光学透明体
１５ 照明手段（第１の照明手段）
１６ 撮像手段
１７ 厚み・材質兼用センサ
１８ 出口
２１ 側壁
２２ 底面
２３ 硬貨
２４ 側壁
２５ ＬＥＤ
２６ 画像センサ
２７ 受光面
２８ レンズ
２９ 正反射光
３１ 硬貨位置
３２ 硬貨位置
３３ 撮像時硬貨位置
３４ 正反射位置
３５ 直線
３６ 第２の照明手段
３７ 第３の照明手段
４１ 排出補助手段
５１ コア
５２ コア
５３ コイル
５４ コイル
５５ コイル
５６ コイル
６１ 画素
６２ 水平走査回路
６３ 垂直走査回路
６４ 水平走査線
６５ 垂直走査線
６６ 特定領域
６７ 出力
６８ 制御回路
６９ 神経ネットワーク
７１ 厚みセンサ
７２ 発振回路
７３ 整流回路
７４ 厚み検知手段
７５ 材質センサ
７６ 発振回路
７７ 整流回路
７８ 材質検知手段
７９ 投入検知手段
８０ Ａ／Ｄ変換手段
８１ 調整手段
８２ 結露検知手段
８３ 凹凸検知手段
８４ エッジ検出手段
８５ 中心・外径検出手段
８６ 金種仮判定手段
８７ 倍率補正手段
８８ 座標変換手段
８９ 閾値設定手段
９０ 二値化手段
９１ 回転角度検出手段
９２ 記憶手段
９３ 模様照合手段
９４ 比較手段
９５ 比較手段
９６ 比較手段
９７ 比較手段
９８ 切替手段
９９ 判定手段
１００ 判定信号
１０１ 撮像範囲
１０２ 第１の投入検知領域
１０３ 第２の投入検知領域
１０４ 第３の投入検知領域
１０５ 硬貨位置
１０６ 入力条件設定領域
１０７ 硬貨位置
１０８ 凹凸検知ライン
１０９ 凹凸検知ライン
１１０ 凹凸検知ライン
１１１ 検知ライン
１１２ 検知ライン
１１３ 外周候補点
１１４ 仮中心
１１５ 外周点
１１６ 外周候補点
１２１ 中心
１２２ Ｘ座標
１２３ Ｙ座標
１２４ Ｒ座標
１２５ Ｓ座標
１３１ 外周の縁部
１３２ 潜像模様部
１３３ 細線模様部
１４１ 半径方向
１４２ 円周方向
１４３ 領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern identification device that reads a pattern of a coin or the like and determines whether the pattern is true or false, or determines or recognizes the type.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, vending machines have become widespread, and coin identification devices used therein have been required to have high identification performance.
[0003]
Conventionally, this type of coin identification device includes a magnetic sensor including a coil and a core made of a ferrite material, and detects the material, thickness, and outer diameter of the coin to identify the coin.
[0004]
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-161574
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional configuration, what is identified is the material, thickness, and outer diameter of the coin, and it is difficult to detect the pattern of the coin. For this reason, false coins with different patterns were sometimes misused. For example, there is a fake counterfeit coin in which the thickness of a similar foreign coin whose material and outer diameter are almost equal is cut.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pattern identification device with high identification performance capable of accurately identifying a pattern and preventing such illegal use of counterfeit goods.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a pattern identification device according to the present invention includes: an illumination unit that irradiates light to an identification target passing through a passage; and an imaging unit that receives light reflected or transmitted from the identification target. In the pattern identification device for identifying the pattern to be identified based on the image acquired by the means, the pattern identification device is configured to temporarily determine one or more types of the identification target and perform identification.
[0009]
Thereby, the pattern can be accurately identified, and the identification performance can be improved.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention includes a passage, an illumination unit that irradiates light to an identification target passing through the passage, and an imaging unit that receives reflected or transmitted light from the identification target, In a pattern identification device for identifying the pattern of the identification target based on an image obtained by an imaging unit, the pattern identification device tentatively determines one or more types of the identification target and performs identification. Since the type can be prevented from being erroneously determined due to the influence, the pattern can be accurately identified.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the pattern identification apparatus according to the first aspect, wherein the imaging magnification is corrected in accordance with the type of the provisionally determined identification target. Can be reduced.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the pattern identification device according to the second aspect, wherein the imaging magnification is corrected by rewriting a coordinate conversion table, and the magnification can be corrected simultaneously with the coordinate conversion. The imaging magnification can be easily corrected.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the pattern identification apparatus according to the third aspect, wherein the coordinate conversion table uses symmetry, a part of the table can be omitted, and data storage capacity and processing time can be reduced. Is possible.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the pattern identification device according to the first aspect, wherein the temporary determination is performed based on the outer diameter, and the type of the identification target is easily temporarily determined.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the pattern identification device according to the first aspect, wherein an upper limit is set on the number of types for which the tentative determination is performed, wherein the data processing time does not exceed a certain upper limit time. It is possible.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the pattern identification apparatus according to the sixth aspect, wherein the upper limit is set to two types, and it is possible to prevent a large amount of time from being required for data processing.
[0017]
The invention according to claim 8 of the present invention includes a passage, an illuminating unit that irradiates light to an identification target passing through the passage, and an imaging unit that receives reflected or transmitted light from the identification target, A pattern identification device for identifying the pattern to be identified based on an image obtained by an imaging unit, wherein the pattern identification device performs radial coordinate division on the image at non-equidistant intervals and performs polar coordinate conversion for identification; It is possible to prevent a large difference in the area before the coordinate conversion depending on the coordinates and prevent the weight of each polar coordinate from being biased, so that the pattern can be accurately identified.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the pattern identification device according to the eighth aspect, wherein the smaller the coordinate in the radial direction is, the larger the interval is divided and the polar coordinate conversion is performed. Can be reduced.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the pattern identification device according to the ninth aspect, wherein the polar coordinate conversion is performed such that an area before the coordinate conversion is equal to each coordinate after the polar coordinate conversion. can do.
[0020]
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16. Although the pattern identification device according to the present embodiment targets the engraved pattern of coins, the present invention is also applied to the printed pattern of banknotes and cards, the engraved pattern of medals and tokens, and the like as the target of identification. It is. The pattern can be applied not only to the front and back surfaces of coins and the like, but also to the side surface patterns. Further, the object to be identified is not limited to the rolling using gravity as in the present embodiment, but may be the object to be identified by a natural fall, a movement by a conveying means such as a belt, or a stopping means. Stopping and identification can be performed even during stoppage.
[0021]
Further, in the embodiment of the present invention, the imaging means and the illuminating means are arranged on the same side of the passage, and identification is performed by reflected light from the identification object. However, the imaging means and the illuminating means are arranged on the opposite side of the passage. Alternatively, identification can be performed using transmitted light from the identification target.
[0022]
FIG. 1 is a front view showing an outline of a coin identification device according to an embodiment of the present invention, and identifies authenticity and type of inserted coins. In FIG. 1, a coin insertion slot 12 is provided at an upper portion of the coin identification device main body 11, and a coin passage 13 is connected downward from the insertion slot 12. A part of the side wall of the passage 13 is formed of an optical transparent body 14, and an illuminating unit 15 and an imaging unit 16 for detecting a pattern of a coin are arranged behind the optical transparent body 14. A sensor 17 for both thickness and material is arranged downstream of the passage 13. Further, the passage 13 is connected to a coin outlet 18 located at a lower portion of the coin identification device main body 11.
[0023]
FIG. 2 is a cross-sectional view near the imaging unit 16. A part of one side wall 21 constituting the passage 13 forms a bottom surface 22 of the passage. The inserted coin 23 rolls on the bottom surface 22. A part of the other side wall 24 of the passage 13 is composed of the optical transparent body 14, and the coin 23 is illuminated with illumination light from the illumination means 15 including a plurality of LEDs 25 and a flexible wiring board. The reflected light reflected by the coin 23 is detected by the imaging means 16 arranged on the side wall 24 side. The imaging means 16 includes an image sensor 26, a light receiving surface 27 on the image sensor 26, and a lens 28 that forms an image of reflected light from the coin 23 on the light receiving surface 27.
[0024]
The bottom surface 22 of the passage 13 is provided on the side wall 21 on the opposite side to the lighting unit 15 and the imaging unit 16, thereby preventing a shadow from being formed on the bottom surface 22 and lowering the identification performance. The width 22a of the bottom surface 22 does not prevent the illumination light from the illuminating means 15 from being applied to the edge of the coin 23, that is, is smaller than the minimum thickness of the coin 23 to be identified so as not to be a shadow. The coin 23 has a size such that the coin 23 having the minimum thickness does not drop even if it passes along the side wall 24 side.
[0025]
The passage 13 is inclined with respect to the vertical so that the coin 23 passes stably along one of the side walls 21 and 24. The side wall 24 on the side opposite to the inclined side is not necessarily required. In the present embodiment, the optically transparent body 14, the illuminating means 15, and the imaging means 16 are arranged on the side opposite to the side that is further inclined to reduce the adhesion of dirt to these. Although the optical transparent body 14 is formed of glass, plastic, or the like, it separates the passage 13 side from the imaging unit 16 side, and can prevent dust and coins 23 from entering the imaging unit 16 from the passage 13 side. The optical transparent body 14 may be air, that is, nothing may be used.
[0026]
The side walls 21 and 24 are black in order to shield disturbance light and reduce reflected light of the illumination light from the illumination means 15 other than the coins 23. Not only black but also non-reflective or low-reflective material, color, and surface state are used, so that disturbance light other than the illumination light from the illumination means 15 and reflection light of the illumination light from the illumination means 15 other than the coin 23 are used. Can be prevented from being detected by the imaging means 16, and the identification accuracy can be improved.
[0027]
The illumination means 15 is configured as shown in FIG. That is, the range including the entire coin position 31 passing from the coin position 31 passing at the assumed minimum speed to the coin position 32 passing at the assumed maximum speed is defined as the coin position 33 at the time of imaging. It is configured in a shape to cover. The shape of the illuminating means 15 is a non-circle having a long side and a short side, for example, an ellipse or an ellipse. By making the long side coincide with the passing direction of the coin 23, the coin 23 The tolerance on the accuracy of detecting the timing of arrival at the position corresponding to the center of 27 is expanded, so that the coin 23 can be identified even during free fall or rolling in which the passing speed of the coin 23 is not constant. Further, by making the center of the illuminating unit 15 substantially coincide with the center of the coin position 33 at the time of imaging, illumination can be made uniform. Further, the center of the light receiving surface 27 on the image sensor 26 is also arranged at these centers.
[0028]
In FIG. 2, the specularly reflected light 29 is specularly reflected by the illuminating light from the illuminating means 15 on a flat portion near the outer peripheral edge of the coin 23 having the maximum outer diameter to be identified, that is, the incident angle is equal to the reflection angle. Shows the reflected light component. When the specularly reflected light 29 is incident on the imaging means 16, an extremely bright unevenness occurs in the input image, which hinders accurate identification. Therefore, the passage 13 and the illuminating unit 15 and the imaging unit 15 are positioned so that the regular reflection light 29 does not enter the imaging unit 16, in other words, the positional relationship that the regular reflection position 34 does not fall within the range of the coin position 33 at the time of imaging in FIG. The means 16 is disposed to prevent the image at the coin position 33 at the time of imaging from becoming uneven. By making the shape of the illuminating means 15 a non-circular shape having a long side and a short side, the shape of the specular reflection position 34 can be made a non-circular shape having a long side and a short side. Can be difficult to enter.
Further, by making the long side of the illumination means 15 coincide with the passing direction of the coin 23, the long side of the regular reflection position 34 in the imaging means 16 can be made substantially parallel to the passing direction of the coin 23. By making the center coincide with the center of the coin position 33 at the time of imaging in the imaging means 16, the center of the specular reflection position 34 can be made to substantially coincide with the center of the coin position 33 at the time of imaging. Alternatively, a missing portion where the LED 25 is not provided is provided at the portion 15a (long side portion) of the illumination means 15 having the regular reflecting position 34a that falls within the range of the coin position 33 at the time of imaging, so that a missing portion is provided at the regular reflecting position 34. Can be. In any case, there is an effect that the passage 13, the illumination unit 15, and the imaging unit 16 are easily arranged so that the specularly reflected light 29 from the coin 23 is incident on the imaging unit 16 outside the coin position 33 at the time of imaging. The same effect can be obtained by making the center of the illumination unit 15 coincide with the center of the imaging unit 16. When discrimination is performed using transmitted light, a transmitted light component having the same incident angle and emission angle (referred to as specular transmission light) corresponds to specular reflection light 29 used for performing identification using reflected light, and image unevenness occurs. The same can be said for.
[0029]
In order to detect the engraving pattern of the coin 23, the incident angle of the irradiation light with respect to the coin 23 is set to a low angle, and the engraving is further raised by dark field illumination. The plurality of LEDs 25 constituting the illuminating means 15 (first illuminating means) are divided into two groups by a straight line 35 passing through the center of the illuminating means 15 and perpendicular to the passage 13, that is, the second illuminating means 36 on the exit 18 side. And the third illuminating means 37 on the input port 12 side, so that the second illuminating means 36 and the third illuminating means 37 can emit light independently. By dividing the illuminating means 15 into two groups and causing the illuminating means 36 and 37 to emit light independently, the degree of unevenness of the coin 23 can be detected by a method described later.
[0030]
FIG. 4 is a sectional view of a part of the passage 13. Discharge auxiliary means 41 is provided on the other side wall 24 located on the opposite side of the one side wall 21 having the bottom surface 22. When a deformed coin, a coin wet with rain or the like, or a coin with an adhered substance is inserted and stopped in the passage 13, the distance between the one side wall 21 and the other side wall 24 is increased, thereby forming the coin 23. Although the coin 23 is dropped downward and returned from the outlet 18, the discharge assisting means 41 holds the upper part of the coin 23 on the side wall 24 side to more reliably discharge the coin 23.
[0031]
FIG. 5 is a sectional view showing the vicinity of the sensor 17 for both thickness and material. E-shaped cores 51 and 52 made of a ferrite material are attached to one side wall 21 and the other side wall 24 of the passage 13 so as to face each other. The E-shaped cores 51 and 52 have a length smaller than the outer diameter of the smallest coin 23 to be identified, and are arranged at a position where the center of the coin 23 passes near the center of the E-shaped cores 51 and 52. ing. The thickness / material combined sensor 17 includes an E-shaped core 51, two coils 53 and 54 wound inside the E-shaped core 51, and an E-shaped core 52 and two coils 55 and 56 wound inside the E-shaped core 52. . The coils 53 and 55 are connected in series and anti-phase so that mutual inductance becomes negative. By arranging the two coils 53 and 55 in opposition to the passage 13 and connecting them in reverse phase, the direction of the magnetic flux of the AC magnetic field generated in the passage 13 is parallel to the surface of the coin as shown by the broken line in FIG. Thus, the thickness of the coin can be detected sensitively. The coils 54 and 56 are connected in series and in-phase so that mutual inductance becomes positive. By arranging the two coils 54 and 56 in opposition to the passage 13 and connecting them in phase, the direction of the magnetic flux of the alternating magnetic field generated in the passage 13 is, as shown by the two-dot chain line in FIG. It is vertical and can detect the coin material sensitively. The thickness sensor 71 and the material sensor 75 are used for the purpose of miniaturization and cost reduction. However, different sensors may be used.
[0032]
FIG. 6 is a configuration diagram of a control circuit of the image sensor 26 forming the image pickup means 16. In this embodiment, a two-dimensional (area) image sensor of a MOS type is used as the image sensor 26 to quickly obtain a two-dimensional image. However, the present invention is not limited to this, and time series data of a CCD or a one-dimensional (line) sensor may be used. The image data detected by each pixel 61 composed of the light receiving element of the image sensor 26 selects the pixel 61 by a horizontal scanning line 64 and a vertical scanning line 65 controlled by a horizontal scanning circuit 62 and a vertical scanning circuit 63 which are a kind of shift register. Then, they are sequentially output 67 from the horizontal scanning circuit 62. At this time, by controlling only a part of the scanning lines by the horizontal scanning circuit 62 and the vertical scanning circuit 63, it is possible to output only the image data of the specific area 66. Partial image data output can be realized by a MOS type image sensor, and the provision of such an imaging unit 16 makes it possible to reduce the output of image data to only necessary parts and speed up reading. It is possible. In addition, each pixel 61 uses an image sensor 26 having a square shape, the number of pixels in the horizontal direction is larger than the number of pixels in the vertical direction, and the detection area is rectangular. Are arranged substantially coincident with each other to obtain rectangular image data. The reason why the longitudinal direction is made to coincide with the passing direction is that the pixel 23 of the image sensor 26 is effectively used to detect the timing at which the coin 23 comes to a position corresponding to the center of the light receiving surface 27 of the image sensor 26. In addition, the image sensor 26 performs scanning of the horizontal scanning circuit 62 to which the output 67 is connected in preference to scanning of the vertical scanning circuit 63 to which the output 67 is not connected (horizontal scanning). This is because the period is shorter), so that a horizontal pause period (horizontal blanking period) in the output signal is small for detecting an image in a horizontally long area, and image data can be read out in a shorter time.
[0033]
In the present embodiment, the image sensor 26 in the imaging unit 16 includes a control circuit 68 that supplies a voltage for sensitivity control to a row of the pixel matrix, as shown in the configuration diagram of the control circuit in FIG. And a neural network 69 for processing a current flowing from the column to the ground. The details of the control circuit 68 and the neural network 69 are described in JP-A-6-139361 (Embodiment 6 and the like), and the description of the configuration and operation is omitted. For example, a product-sum operation of a 3 × 3 filter matrix and an image can be executed and output. That is, the function of the edge detection means 84 and the edge enhancement function described later can be realized in the image sensor 26. The calculation based on the neighboring pixel data can be executed at a particularly high speed. Also, by changing the setting of the filter, the original image, not the edge image, can be output as it is. By providing the control circuit 68 and the neural network 69 in the image sensor 26 in this manner, the product-sum operation of the filter matrix and the image can be performed in the image sensor 26. Processing time can be reduced and data processing can be speeded up. Note that the image sensor 26 with a built-in edge detection function has both functions of the imaging unit 16 and the edge detection unit 84. Since the imaging unit 16 and the edge detection unit 84 may be separate, In the description, the imaging means 16 and the edge detection means 84 will be described separately.
[0034]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the control circuit. A thickness sensor 71 is connected to an oscillation circuit 72, and is input to a thickness detection means 74 via a rectification circuit 73 for converting an oscillation waveform from a sine wave to a signal indicating an oscillation level. Have been. The material sensor 75 is connected to the oscillation circuit 76, and is input to the material detection means 78 via the rectifier circuit 77. Further, the outputs of the rectifier circuits 73 and 77 also enter an insertion detecting means 79 for detecting that the coin 23 has been inserted. The insertion detecting means 79 controls the illuminating means 15 and the imaging means 16, detects the reflected light radiated from the illuminating means 15 and reflected by the coin 23 by the imaging means 16, and converts the captured analog image data into a multi-valued digital signal. The data is output to A / D conversion means 80 for conversion. The output of the A / D conversion means 80 is input to the insertion detection means 79, the adjustment means 81 for controlling and adjusting the imaging means 16, the dew condensation detection means 82 for detecting whether or not the passage 13 near the imaging means 16 is condensed, the coins 23, an edge detecting means 84 for detecting an edge of image data, and a center / outer diameter detecting means 85 for detecting a center and an outer diameter of a coin portion in the image data. ing. The center / outer diameter detecting means 85 is connected to the edge detecting means 84, the denomination temporary determining means 86 and the magnification correcting means 87, and the denominating denominating means 86 detects the value of the outer diameter detected by the center / outer diameter detecting means 85. Are approximated, and a maximum of two kinds of denominations considered to be applicable are provisionally determined. The output of the edge detecting means 84 enters a coordinate converting means 88 for converting the image data from rectangular coordinates to polar coordinates, and the magnification correcting means 87 causes the coin 23 to pass through the passage 13 and an assembling error of the imaging means 16. The imaging magnification is corrected and the coordinate conversion means 88 is controlled. The output of the coordinate conversion unit 88 is input to a threshold setting unit 89 for setting a threshold for binarization and a binarization unit 90 for converting image data from a multi-valued digital value to a binary digital value. The output of the binarization unit 90 is connected to the rotation angle detection unit 91, detects the rotation angle of the image data of the inserted coin 23 with respect to the reference image data stored in the storage unit 92, and detects the rotation angle of the inserted coin 23. The pattern data is output to the pattern matching unit 93 that compares the image data with the reference image data. The output of the denomination tentative determination means 86 is connected to a magnification correction means 87, a threshold value setting means 89, a rotation angle detection means 91, and a pattern matching means 93, and the storage means 92 stores the rotation angle detection means 91, the pattern matching means 93, And each of the comparing means 94 to 97. The outputs of the thickness detecting means 74, the material detecting means 78, the unevenness detecting means 83, and the pattern matching means 93 are input to each of the comparing means 94 to 97, and the comparing means 94 to 97 compare with the reference stored in the storage means 92. If they match within the allowable range, a signal indicating the type of the genuine coin is output, and if they do not match any type of reference value, a signal indicating a counterfeit coin is output. The determination means 99 outputs a signal indicating the type of genuine coin only when the signals from the comparison means 94 to 97 all indicate the same type of genuine coin, and otherwise determines a signal indicating a false coin. Output as signal 100. Each output of the dew condensation detecting means 82 and the switching means 98 is also input to the determining means 99.
[0035]
The operation of the coin identification device configured as described above will be described using the flowcharts shown in FIGS. 9 and 10 and also with reference to the block diagram of FIG. In steps S11 to S17, it is detected that coin 23 has been inserted. Here, the insertion of the coin 23 and the detection of the insertion include the arrival of the coin 23 to the identification unit and the detection of the arrival. First, in order to detect coin insertion by the imaging unit 16, the insertion detection unit 79 sets the imaging unit 16 (S11). Specifically, the imaging unit 16 is set so as to output only a partial image of the first insertion detection region 102 in the imaging range 101 shown in the conceptual diagram of the imaging region in FIG. The imaging is started after the imaging preparation such as initialization (reset) of 61 is performed.
[0036]
Next, the illumination unit 15 emits light for a short time at the timing when all the pixels 61 in the first insertion detection area 102 are in the light receiving state (S12). By emitting light for a short time with respect to the passing speed of the coin 23, an image close to a stationary state can be obtained without stopping the coin 23, and the identification accuracy can be improved. In addition, the LED 25 can be driven with a large current, so that the illumination can be increased in illuminance and the life can be extended. Note that the lighting means 15 causes both the second lighting means 36 and the third lighting means 37 to emit light. Hereinafter, unless otherwise specified, to cause the lighting unit 15 to emit light means to cause both the second lighting unit 36 and the third lighting unit 37 to emit light.
[0037]
Then, image data of the first insertion detection area 102 is input (S13). Next, the same input is performed in the second insertion detection area 103 when the insertion detection is performed by the imaging unit 16, and then the same input is performed in the third insertion detection area 104, and then the processing returns to the first insertion detection area 102. The reason why the insertion detection is performed in the three insertion detection areas 102 to 104 is to reliably detect the insertion of the coin 23 even when the coin 23 or the passage 13 is dirty. As shown in FIG. 11, the three insertion detection areas 102 to 104 calculate the coin position 33 at the time of imaging from the time required for the pattern input illumination (S 30) described later and the passing speed of the coin 23. By arranging the coins at the specified positions, the coins 23 having an average passing speed can be imaged at substantially the center of the light receiving surface 27 on the illumination means 15 and the image sensor 26. In addition, the insertion detection areas 102 to 104 are separated from each other as much as possible so that the coins 23 and the passage 13 are hardly affected by dirt at the same time, and the detection timing is not shifted by the outer diameter of the coins 23. The height of the coins is arranged near the center of the coin position 105 of the smallest coin to be identified and above and below it, and the insertion detection areas 102 and 104 arranged above and below these are coin detections arranged near the center of the coin position 105 of the smallest coin. It is arranged slightly closer to the input port than the area 103.
[0038]
Based on the input image data of the input detection areas 102 to 104, dew condensation detection of the passage 13 including the optical transparent body 14, the lens 28, the light receiving surface 27 of the image sensor 26, and the like is performed (S14). The determination of whether or not there is dew condensation is performed based on the fact that the dew adheres to the optical transparent body 14 and the lens 28, thereby defocusing the coin 23 surface and defocusing the input image. If the variation of the image data in the three input detection areas 102 to 104, that is, the state in which the variances of all three continue to be smaller than a predetermined value, is determined to be condensation. The variance can be easily obtained, and the shift of the focus of the imaging unit 16 due to dew can be detected by determining the variance based on the degree of the variance. Furthermore, if even one of the input detection areas 102 to 104 has a large variance, the dew condensation is not determined, thereby preventing erroneous determination and improving the reliability of the dew determination. If it is determined that the condensation has occurred, the control process of the image sensor 26 is not performed to prevent malfunction due to abnormal image data, operate a condensation prevention unit (not shown), and determine whether or not condensation has occurred in the vending machine. It is also possible to notify the operator of the vending machine by displaying the information by communication with the control unit. By using the imaging means 16, dew can be detected without a dedicated sensor, and by using the image sensor 26 capable of outputting a partial image, an image for dew detection can be obtained in a short time, and dew detection can be performed at high speed. Can be.
[0039]
The insertion detection by the imaging unit 16 (S15) utilizes the fact that the illumination light emitted from the illumination unit 15 is reflected by the inserted coin 23 and the image data detected by the imaging unit 16 changes. If even one of the averages or the variances of the image data of the three insertion detection areas 102 to 104 has changed from the value in the standby state by a certain value or more, it is determined that the coin 23 has been inserted. By determining that the coin 23 has been inserted when at least one of the average and the variance has changed, the insertion can be reliably detected even in a case where no change occurs in either the average or the variance. In addition, the average and variance are obtained in a plurality of regions, and if there is a change in any one of them, it is determined that the coin is inserted, so that the insertion of the coin 23 can be reliably detected even when the passage 13 becomes dirty. Can be.
[0040]
If a sensor for detecting the insertion is provided separately, a space for installing the sensor is required, and if an optical sensor is used, it is possible to prevent interference with the illumination light of the illuminating means 15 and to provide a sensor for detecting the insertion. The assembly of the means 16 causes a variation in the distance between the two sensors, causing an error in the timing of image detection. On the other hand, as in the present embodiment, the insertion means is detected by the imaging means 16 and also serves as the insertion detection sensor, so that the insertion can be easily detected at a plurality of locations, the space can be reduced, and the interference of illumination light can be reduced. And accurate image detection that is not affected by assembly variations. Further, by using the image sensor 26 capable of outputting a partial image, an image for insertion detection can be obtained in a short time, and the insertion can be detected at high speed.
[0041]
Since the insertion of the coin 23 cannot be detected due to the contamination of the passage 13 even during the dew condensation determination or the non-condensation, the insertion detection is also performed by the thickness sensor 71 and the material sensor 75 other than the imaging means 16 (S16, S17). When the coin 23 inserted from the insertion port 12 approaches the sensor 17 for both thickness and material, the impedance of the coils 53 to 56 changes, and accordingly the oscillation levels of the oscillation circuits 72 and 76 change. If the oscillation level in the standby state has changed by a certain value or more, it is determined that the coin 23 has been inserted, and the thickness and the material are detected (S20).
[0042]
In the thickness and material detection (S20), the thickness and the material are detected from the change in the oscillation level of the oscillation circuits 72 and 76 according to the impedance change of the coils 53 to 56 due to the coin 23. As described above, the oscillation level of the thickness sensor 71, which is sensitive to the thickness of the coin 23, is connected to the thickness detecting means 74 via the rectifying circuit 73 which converts the oscillation waveform from a sine wave to a signal indicating the oscillation level. The maximum change amount of the oscillation level at the time of passage is detected and output to the comparison means 94. Similarly, the material detecting means 78 detects the maximum change amount of the oscillation level of the material sensor 75 sensitive to the material of the coin 23 when passing through the coin, and outputs the same to the comparing means 95.
[0043]
When the insertion is detected by the imaging unit 16 (S15), the unevenness and pattern detection (S21) and the thickness and material detection (S20) are performed in parallel. Image detection is first performed from the adjustment step (S22). The image quality of the image data to be detected changes depending on the material and dirt of the inserted coin 23, dirt on the passage 13, deterioration and temperature characteristics of the illumination means 15, and the brightness and contrast fluctuate. On the other hand, each time the coin 23 passes, before performing the concave / convex input or the pattern input described later, the same image capturing means 16 and lighting means 15 used for these inputs are used, and the coin 23 is Get a partial image. Based on the acquired image, the input conditions of the imaging unit 16, specifically, the sensitivity, that is, the gain of the amplifier circuit included in the image sensor 26, are set so that the image quality of the image data detected by the imaging unit 16 is as constant as possible. Adjust the offset level. As shown in FIG. 11, the input condition setting area 106 is set to a position and a size completely included in the coin position 105 of the smallest coin having the assumed minimum speed and the coin position 107 having the assumed maximum speed. . In FIG. 11, the coin 23 actually moves by the time required from the insertion detection to the input for setting the input condition, but the coin position 105 of the minimum coin at the minimum speed is It is the same as when the insertion is detected. At the beginning of the adjustment step (S22), the output image area of the imaging means 16 is set only in the input condition setting area 106 in order to speed up the readout time, and the imaging is started after the imaging preparation is performed (S31). Subsequently, the lighting unit 15 is caused to emit light for a short time (S32), and image data of the input condition setting area 106 is input (S33). In the present embodiment, the gain and offset level of the amplification circuit included in the image sensor 26 are changed according to the number of very bright pixels and the number of very dark pixels of the image data, and the imaging unit 16 is set (S34). Therefore, the adjustment can be easily performed only by comparing the image data and counting the number of pixels. However, the present invention is not limited thereto, and the adjustment may be based on the average value or variation of the image data. Changing the reference voltage is equivalent to changing the gain and offset level of the amplifier circuit included in the image sensor 26. As described above, by acquiring the image of the coin 23 by the imaging unit 16 in advance, it is possible to adjust the input conditions and the like of the imaging unit 16 based on the acquired image and obtain image data of a constant image quality. In addition, by storing the adjustment amount and correcting the adjustment amount each time the coin 23 is inserted, the influence of aging such as component deterioration can be reduced, and the identification performance can be maintained. By inputting at the assumed position of the coin 23, an image of the coin 23 can be reliably obtained and appropriate adjustment can be performed. Further, by using the image sensor 26 capable of outputting a partial image, an image for adjustment can be obtained in a short time and adjustment can be performed at high speed.
[0044]
The same effect can be obtained by changing the lighting conditions such as the light emission intensity and the light emission time of the lighting means 15. However, according to the adjustment method of the present embodiment, when the lighting conditions are adjusted, The adjustment can be performed without adding a power supply circuit or performing complicated control for changing the reading timing of the image sensor 26, as compared with the case where the driving power supply (for example, the driving current of the LED 25) or the light emission time is changed.
[0045]
A technique of providing a reflected light sensor separate from the imaging means 16 and performing adjustment in accordance with the amount of light received by the reflected light sensor is disclosed in, for example, JP-A-2000-333111. By using the same imaging means 16 as used for inputting unevenness or inputting a pattern, an image for adjustment is obtained, so that a sensor dedicated to adjustment is not provided, and a separate sensor is used for adjustment and identification. The adjustment can be performed without being affected by the detection error.
[0046]
The subsequent step is a concavo-convex input step (S23). Counterfeit coins (hereinafter referred to as copy-attached counterfeit coins) made by copying genuine coins or pasting paper or the like on which a pattern of genuine coins are printed onto metal are sufficiently different from genuine coins in pattern matching (S51) described later. It is difficult to reliably eliminate the differences because they cannot be found. Therefore, in order to detect the degree of unevenness and eliminate copy-pasted counterfeit coins, the illuminating means 15 is connected to the second illuminating means 36 on the exit 18 side and the third illuminating means 37 on the insertion port 12 side as described above. The second lighting means 36 and the third lighting means 37 can emit light independently of each other. Then, as shown in FIG. 12, the first image data is generated when there is unevenness and is illuminated only by the second illuminating means 36 (see the sectional view near the coin in FIG. 12A). The shadow position (see the schematic diagram of the image data in FIG. 12B) and the second case in which the illumination is performed only by the third illumination means 37 (see the sectional view near the coin in FIG. 12C). The difference between the positions of the shadows formed in the image data (see the schematic diagram of the image data in FIG. 12D), that is, the difference when illuminating from different directions is used. As shown by broken lines in FIG. 11, the three unevenness detection lines 108 to 110 are completely included in the coin position 105 of the minimum coin having the assumed minimum speed and the coin position 107 of the minimum coin having the assumed maximum speed. Since the position and the length are set, an image of the coin 23 can be obtained with certainty, and appropriate unevenness can be detected. In FIG. 11, the coin 23 actually moves by the time required from the insertion detection to the input for unevenness detection, but the coin position 105 of the minimum coin having the minimum speed is set to the insertion detection for simplicity of explanation. Same as time. At the beginning of the unevenness input step (S23), the output image area of the imaging means 16 is sequentially set on these unevenness detection lines 108 to 110, and imaging is started after the imaging preparation is performed (S35). Subsequently, the second illumination means 36 or the third illumination means 37 is alternately switched for one unevenness detection line to emit light for a short time (S36), and image data is input (S37). This is repeated until the first and second image data of the unevenness detection lines 108 to 110 are input (S38). By making the interval between the first image input and the second image input as short as about 500 microseconds, the coin movement during that time is equivalent to one pixel at an average passing speed, as described later. By calculating the difference between the first image data and the second image data by one pixel, the influence of coin movement can be suppressed. In the present embodiment, the second illuminating means 36 and the third illuminating means 37 are all constituted by the LEDs 25 having the same wavelength characteristics. Therefore, unevenness can be detected in a monochrome image. Further, the second illumination means 36 and the third illumination means 37 for detecting unevenness are configured by dividing the illumination means 15 into two groups as described with reference to FIG. That is, since the illumination means 15 for pattern detection is also used, and the same imaging means 16 is also used, the cost and space can be reduced, and the adjustment does not require a dedicated adjustment process. By causing the second illuminating means 36 and the third illuminating means 37 to emit light at different timings, interference of the illuminating light by the second and third illuminating means can be prevented, and an image of each reflected light can be obtained reliably. . By using the image sensor 26 that can output a partial image, an image of reflected light can be obtained in a short time, and irregularities can be input at high speed.
[0047]
Note that a technique for determining the unevenness of a coin by irradiating the coin with different wavelength characteristics from different directions is disclosed in, for example, JP-A-2002-183791, but in the present embodiment, irradiation is performed with the same wavelength characteristic. The unevenness can be detected without using illumination means having different emission wavelengths and a color image sensor or filter. Further, the degree of unevenness can be detected without being affected by variations in the sensor sensitivity or the transmission characteristics of the filter, which change depending on the wavelength or the environmental temperature.
[0048]
Also, a technique of separately irradiating from different directions and performing binarization based on the respective reflected light intensities to determine the pattern of the coin is disclosed in, for example, JP-A-7-210720. In the embodiment, as will be described later in the unevenness calculation (S44), since the detection is performed based on the difference between the reflected light intensities, the degree of unevenness can be detected in multiple values, and accurate determination can be made.
[0049]
The next step is a pattern input step (S24). The output image area of the imaging unit 16 is set to a position and a size that completely include the maximum coin of the assumed minimum speed and the maximum coin of the assumed maximum speed, and start imaging after preparing for imaging. (S39). Subsequently, the lighting unit 15 is caused to emit light for a short time (S40), and third image data is input (S41). In the pattern input, coin positions in the image data are different due to variations in assembly dimensions and characteristics of the lens 28 and the like generated for each product. Therefore, it is necessary to set a large pattern input area accordingly. On the other hand, in the present embodiment, the position of the bottom surface 22 in the image data, that is, the lower end position of the coin 23 and the imaging magnification are variably stored, and the upper end position in the image data of the largest coin is calculated. By reducing the pattern input area, the input time of image data, the capacity of a storage circuit for storing data, and the processing time of data can be reduced. Furthermore, the stored lower end position of the coin 23 and the imaging magnification can be reliably corrected by performing correction every time a genuine coin is inserted, and the performance deteriorates even with a change over time. Can be prevented, and the initial identification performance can be maintained. The lower end position of the coin 23 and the imaging magnification are stored and corrected, and the center position of the minimum coin is calculated from them, and the insertion detection areas 102 to 104, the input condition setting area 106, By setting the unevenness detection lines 108 to 110, the area for pattern input, and the detection lines 111 and 112 for detecting the center and outer diameter, which will be described later, the position of the coin 23 in the image pickup means can be accurately grasped. Each detection can be accurately performed with respect to an assembly error of the imaging unit 16 and a change in size and characteristics over time and regardless of the size of the inserted coin 23, that is, regardless of a denomination. As a technique for storing the position of the coin 23, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-105765 discloses a technique for storing the position in the adjustment mode, but the coin is inserted by variably storing the coin as in the present embodiment. It is possible to make correction every time, and it is possible to maintain the discrimination performance by following the change with time.
[0050]
Then, in the following unevenness detection step (S25), the degree of unevenness is calculated from the first and second image data input in the unevenness input step (S23). Before that, the center and outer diameter are calculated from the third image data. Is detected, and the denomination of the inserted coin 23 is temporarily determined based on the detected outer diameter.
[0051]
In the center / outer diameter detection (S42), in order to detect the position of the image corresponding to the coin 23 in the third image data, the outer diameter is obtained together with the center as a reference point. In particular, when the identification target is a circular coin 23, the position of the coin 23 in the image data can be easily detected by obtaining the center and the outer diameter. For this purpose, a plurality of candidate points corresponding to the outer periphery are selected, the distance between each candidate point and the temporary center is verified, the center is determined from the candidate points determined to correspond to the outer periphery, and the position of the coin 23 is determined. Detected. As shown in FIG. 13, a plurality of detection lines 111 and a plurality of detection lines 112 that are parallel to the passing direction are first set for the third image data. In the present embodiment, each of the six detection lines 111 and 112 is always defined as the minimum coin of the assumed minimum speed and the outer periphery of the minimum coin of the assumed maximum speed based on the stored lower end position of the coin 23. The arrangement and length are such that they intersect. By using the stored lower end position of the coin 23 and making correction every time a genuine coin is inserted, it is possible to reliably detect the position and to improve the performance even with a change over time. Deterioration can be prevented. In FIG. 13, each line is indicated by four broken lines for simplification. Then, smoothing and edge detection are performed on the image data on each of the detection lines 111 and 112. Specifically, for data of 9 pixels including 8 pixels around the pixel of interest, the absolute value of the sum of the array data of (Table 1) and the 9 elements integrated for each array element, and the array data of (Table 2) The sum with the absolute value of the sum of the nine elements integrated for each array element is obtained, and is used as data after smoothing and edge detection of the target pixel.
[0052]
[Table 1]
Figure 2004157971
[0053]
[Table 2]
Figure 2004157971
[0054]
The data after the smoothing / edge detection is divided into two at the center of the detection lines 111 and 112, and the point having the maximum value of the first half and the third half of the latter half is defined as the outer periphery candidate point 113. At this time, a correction value proportional to the distance from the center of the line is added, and the maximum value up to the third is obtained, so that the outer periphery of the coin 23 is more likely to be taken outside the image, that is, from the center of the line. A distant point can be preferentially selected, and even when the illuminance of the illumination means 15 is uneven and the outer periphery of the coin 23 is darkened, the position of the coin can be accurately detected. Some of the outer periphery candidate points 113 are shown by white and black points in FIG. For each line, a total of nine different midpoints are selected, one for each of the first and second half candidate points.
The point having the highest frequency from the frequency distribution of 54 different midpoints for six lines is set as the temporary center coordinate, which is determined in the direction parallel and perpendicular to the passing direction and is set as the temporary center 114.
The distance between the temporary center 114 and each of the outer circumference candidate points 113 (total 72 points) is calculated, and the distance having the highest frequency is obtained from the frequency distribution of these distances. Then, from the outer circumference candidate points 113 within a certain allowable range with respect to the obtained distance, a pair of two points belonging only to the first half and the second half of the same detection line is selected, and FIG. The outer peripheral point 115 shown in FIG. For example, the outer peripheral candidate point 116 has a distance from the temporary center 114 within the allowable range, but is not the outer peripheral point 115 because there is no outer peripheral candidate point 113 whose distance is within the allowable range on the same detection line 112. Finally, the average coordinates parallel to the passing direction of the outer peripheral point 115 on the detection line 111 parallel to the passing direction and the average coordinates perpendicular to the passing direction of the outer peripheral point 115 on the detection line 112 perpendicular to the passing direction are obtained. Center. Further, an average distance between the center and the outer peripheral point 115 is obtained and doubled to obtain an outer diameter. In the present embodiment, a plurality of candidate points corresponding to the outer periphery are selected, verification is performed based on the distance between each candidate point and the temporary center, and the center is determined from the candidate points determined to correspond to the outer periphery. The position of the coin 23 can be detected. By setting a plurality of detection lines 111 and 112 and performing smoothing / edge detection to select a plurality of outer circumference candidate points 113 on each of the detection lines 111 and 112 while performing correction so that the outside of the image is prioritized. In addition, it is possible to reliably detect the center and the outer diameter, which are hardly affected by dirt on the coins 23 and the passage 13 and unevenness of the illumination means 15. Similar effects can be obtained by edge enhancement instead of edge detection. By performing smoothing and edge detection or enhancement simultaneously with the array data of (Table 1) and (Table 2), the center and outer diameter can be detected at high speed. When the identification target is other than a circle, for example, for a rectangular bill, the long side and the short side dimensions may be obtained together with the center and the outer periphery. It can be detected as a reference point to detect the position of the identification target.
[0055]
A technique for detecting an outer peripheral point with a plurality of detection lines is disclosed in, for example, JP-A-9-17821 and JP-A-10-63852. In the present embodiment, a plurality of candidate points on the outer periphery are selected. Since the outer peripheral point is obtained by performing verification with the distance from the temporary center, the outer diameter point is not erroneously selected even when the bottom surface 22 is reflected or there is noise as shown in FIG. The center and outer diameter can be detected.
[0056]
In the denomination provisional determination (S43), it is provisionally determined from the outer diameter outputted from the center / outer diameter detecting means 85 to which denomination the inserted coin 23 is close. Two denominations close to the detected outer diameter are selected and output from a predetermined outer diameter reference value for each denomination and a stored imaging magnification. However, if the corresponding denomination is one or less within a predetermined allowable range, the denomination is selected. The denomination can easily be provisionally determined based on the outer diameter. By using two denominations instead of one denomination, it is possible to prevent the coin 23 from being erroneously discriminated by the influence of the passing position such as whether the coin 23 passes near or far from the imaging unit 16 in the passage 13. This can improve the identification accuracy. For example, Japanese 100-yen coins (22.6 mm) and 10-yen coins (23.5 mm) do not have an outer diameter of about 4%, and especially when a wide-angle lens is used, the influence of the passing position is large. The outer diameter on the image data changes by ± 2% due to the change of the passing position of 5 mm, so that there is a possibility of erroneous determination. Further, if a provisional determination is made for three or more denominations, a great deal of time is required for the subsequent data processing, especially for the rotation angle detection (S50) in the pattern collation step (S26) described later, so that the data processing time is constant for up to two denominations. Although the upper limit time is not exceeded, three or more denominations may be used.
[0057]
A technique for determining a denomination as one denomination and performing processing in accordance with the denomination is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-63852, but in the present embodiment, a plurality of denominations are provisionally determined. By doing so, it is possible to prevent erroneous determination of the denomination due to the influence of the passing position of the coin 23 and the like.
[0058]
In the following unevenness calculation (S44), the unevenness of the coin 23 is detected by the unevenness detecting means 83 from the first and second image data input in the unevenness input step (S23). For each of the unevenness detection lines 108 to 110, the absolute value of the difference between the first image data and the second image data for each pixel is added over all the pixels on the unevenness detection line. When calculating the difference for each pixel, in order to cancel the influence of the movement of the coin 23, the pixel of the first image data to be input first is one pixel behind the second image data (the exit 18 side). ) Is obtained from the pixel data. In this way, the calculation is performed for the three unevenness detection lines 108 to 110, and the maximum value of the three is output. By setting a plurality of unevenness detection lines 108 to 110, the degree of unevenness can be reliably detected even with a coin 23 which is less affected by dirt on the coin 23 and the passage 13 and has a small unevenness pattern.
[0059]
Further, a pattern matching step (S26) is performed. In the pattern matching step (S26), image data of the multi-valued digital value is edge-detected (S45), and then coordinate conversion is performed from rectangular coordinates to polar coordinates (S47) while correcting the imaging magnification (S46), and binarized. After (S49), the rotation angle of the image data of the inserted coin 23 with respect to the reference image is detected (S50), and collation with the reference image is performed in consideration of the detected rotation angle (S51). These steps are performed on each of the front and back surfaces of the two denominations provisionally determined in the provisional denomination (S43). For example, a pattern on one side is common, such as a euro coin, and the other side is used in 15 countries. If different, processing for a total of 16 surfaces may be performed.
[0060]
Each operation of the pattern matching step (S26) will be described in detail from the edge detection (S45). The edge detecting means 84 performs edge detection which also serves as smoothing on each pixel data of the third image data in the same manner as the center / outer diameter detection (S42), and converts the image data after the edge detection into the fourth image data. Output as data. Specifically, for data of 9 pixels including 8 pixels around the pixel of interest, the absolute value of the sum of the array data of (Table 1) and the 9 elements integrated for each array element, and the array data of (Table 2) The sum with the absolute value of the sum of the nine elements integrated for each array element is obtained and used as data after the edge detection of the target pixel. It is sufficient that the edge detection (S45) is performed on pixels located within the outer diameter range of the maximum outer diameter coin to be identified with reference to the center detected in the center / outer diameter detection (S42). By performing edge detection (S45) on the image data, it is possible to determine not the brightness (luminance) of the reflected light itself but the difference in brightness between adjacent portions, and thus the overall brightness of the image data. It is less susceptible to various changes and local unevenness, and accurate identification becomes possible. Similar effects can be obtained by performing edge enhancement instead of edge detection. Here, the overall change and the local unevenness of the brightness of the image data are caused by the material and color of the coin 23, the passage 13 or the entire or partial local dirt of the coin 23, and the like. These effects can be reduced.
[0061]
Next, the coordinate conversion (S47) will be described before the magnification correction (S46). The coordinate conversion means 88 converts the fourth image data from rectangular coordinates to polar coordinates, and outputs the image data after the coordinate conversion as fifth image data. In the present embodiment, an optical design is performed in which a 500-yen coin having a maximum outer diameter has N × N pixels (for example, 100 × 100 pixels) with Japanese coins as identification targets. In addition, the imaging magnification is assumed to be 0.9 to 1.1 depending on the passing position of coins, the assembling dimensions, and the variation in the characteristics of parts such as the lens 28. That is, a 500 yen coin may be imaged from 0.9 N × 0.9 N to 1.1 N × 1.1 N pixels (for example, 90 × 90 to 110 × 110 pixels) at every product or coin insertion. However, the coordinate conversion (S47) and the magnification correction (S46) will be described with a maximum of 7 × 7 pixels for simplification. FIG. 14A schematically shows the fourth image data. The X coordinate 122 of the center 121 (the direction parallel to the passing direction of the coin 23) and the Y coordinate of the center 121 detected in the center / outer diameter detection (S42). Assuming that 123 (the direction perpendicular to the passing direction of the coin 23) is (0, 0), 49 pixels from the rectangular coordinates (−3, −3) to (3, 3) are shown. FIG. 14B schematically shows the fifth image data after the coordinate conversion. The fifth image data is divided into four at non-equidistant intervals in the radial direction of the polar coordinates (R coordinate 124), and the circumferential direction (S The polar coordinates (0,0) to (3,7) when the coordinate is divided into eight at the same interval 125) to obtain 0 to 7 are illustrated. This coordinate conversion is performed using the conversion tables of (Table 3) and (Table 4).
[0062]
[Table 3]
Figure 2004157971
[0063]
[Table 4]
Figure 2004157971
[0064]
(Table 3) shows the S coordinate of the polar coordinate corresponding to the X coordinate and the Y coordinate of the rectangular coordinate, and (Table 4) shows the R coordinate of the polar coordinate corresponding to the X coordinate and the Y coordinate of the rectangular coordinate. For example, a pixel having rectangular coordinates (0, 0) is converted into polar coordinates (0, 0), and a pixel having rectangular coordinates (-1, -3) is converted into polar coordinates (3, 7). In this way, all the pixels of the rectangular coordinates are converted, and when a plurality of rectangular coordinates correspond to the same polar coordinate, the average value of these pixels is used. Polar coordinates having no corresponding rectangular coordinates are data of adjacent polar coordinates. Is set based on adjacent data, such as copying By performing coordinate conversion to polar coordinates, rotation angle detection (S50) and collation (S51), which will be described later, are facilitated, and the amount of data is reduced and the processing speed can be increased. In the radial direction table for polar coordinate conversion (Table 4), there are coordinates in which the R coordinate of the radial direction coordinate is 4 which is larger than the maximum value of 3, but this is outside the outer diameter range of the coin 23 and will be used thereafter. It is necessary to indicate that the pixel is not a pixel and to prepare up to 4 R coordinates in the array for storing the image data after the coordinate conversion, so that it is necessary to perform conversion while determining whether the R coordinate is 3 or less at the time of the coordinate conversion. And all pixels can be handled in common and converted at high speed. Further, by performing the coordinate transformation (S47) after the edge detection (S45), it is possible to detect the edge faithfully to the pattern of the coin 23 and improve the identification accuracy. This is because the distance between adjacent pixels (coordinates) changes due to the polar coordinate conversion. Therefore, if the edge detection (S45) is performed after the coordinate conversion (S47), the neighboring pixels used for edge detection or enhancement of the target pixel are used. This is because the distance from the pixel differs depending on the coordinates of the target pixel and the coordinates of the adjacent pixels, and is not constant.
[0065]
The magnification correction (S46) corrects the imaging magnification caused by the passing position of the coin 23 in the passage 13 and the assembly error of the imaging means 16. This correction is based on the outer diameter detected in the center / outer diameter detection (S42) and the denomination temporarily determined in the denomination determination (S43). Do it by updating. The radial direction table is obtained from a distance table indicating the distance between each pixel and the center as shown in (Table 5) and an upper limit distance table indicating the upper limit of the distance for each radial coordinate as shown in (Table 6).
[0066]
[Table 5]
Figure 2004157971
[0067]
[Table 6]
Figure 2004157971
[0068]
For example, if the X coordinate is x and the Y coordinate is y, and the distance table value is represented by R '(x, y), R' (0,0) is 0.00 and less than 1.75. R (0,0) is set to 0, and R '(3,1) is set to 3.16 and is not less than 3.03 and less than 3.50, so R (3,1) is set to 3. Note that the distance table of the portion where the X coordinate <0 and the Y coordinate <0 is omitted using symmetry in order to reduce the data storage capacity and the processing time, and when x <0 and y ≧ 0, R (x, y) = R (−x, y), R (x, y) = R (x, −y) when x ≧ 0 and y <0, R (x, y) when x <0 and y <0 y) = R (−x, −y) is used to determine the radial coordinate R.
[0069]
In the magnification correction (S46), for example, one denomination temporarily determined in the denomination temporary determination (S43) is 500 yen, and the outer diameter (for example, 90) detected in the center / outer diameter detection (S42) is 500 yen. When the standard outer diameter is 0.9 times the standard outer diameter (for example, 100), since the imaging magnification is 0.9 times, the value of the upper limit distance in the upper limit distance table is set to 0.9 times the standard as shown in (Table 7). Update to the value of
[0070]
[Table 7]
Figure 2004157971
[0071]
Then, from the upper limit distance table and the distance table (Table 5), the values of the radial direction table for polar coordinate conversion are updated to become (Table 8).
[0072]
[Table 8]
Figure 2004157971
[0073]
By performing the coordinate conversion based on this conversion table, the coordinate conversion can be realized while the image data is enlarged to 1.11 times in the radial direction, and the imaging magnification is easily corrected. By performing the magnification correction, accurate identification can be performed without being affected by variations in the passing position of the coins 23, assembly dimensions, and component characteristics. In addition, it is possible to reduce the variation in the discrimination performance of each product by sharing the reference image without storing a different reference image for each product, and to expand the permissible range of assembly and component characteristics.
[0074]
In the present embodiment, the value of the upper limit distance in the upper limit distance table is set to be non-equidistant as the radius is smaller, the interval is wider, and as the radius is larger, the interval is narrower. The intervals may be set at equal intervals as shown in (Table 9).
[0075]
[Table 9]
Figure 2004157971
[0076]
However, a large difference occurs in the area of each polar coordinate, and the number of pixels of the orthogonal coordinate converted into the same polar coordinate at the time of coordinate conversion becomes non-uniform, so that the weight of each polar coordinate is biased at the time of collation. In particular, if the upper limit distance is set so that the polar coordinates have the same area, the weights of the polar coordinates become equal, and the discriminating performance can be improved by setting the radial coordinates at unequal intervals.
[0077]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245213 discloses a technique of acquiring an image of a reference target, obtaining a magnification error, correcting the error, and performing image clipping. However, the reference target is a fixed denomination. There is no problem when only the denomination is inserted in the adjustment mode, but it is difficult to apply when a plurality of denominations are input. On the other hand, in the present embodiment, by temporarily determining a plurality of denominations, the present invention can be applied to a case where a plurality of denominations are input.
[0078]
Subsequently, threshold setting (S48) for binarization (S49) is performed. The binarizing means 90 converts each pixel (coordinate) of the fifth image data after coordinate conversion, which is a multivalued digital value, into a binary digital value of 1 or 0 depending on whether or not it is equal to or larger than a threshold value. , And outputs the binarized image data as sixth image data. By performing the binarization (S49), the influence of noise on the image data can be reduced, and the amount of image data can be reduced to speed up the processing. Further, by performing edge detection (S45) or edge enhancement and coordinate conversion (S47) before binarization (S49), accurate edge detection or enhancement using multi-valued data and coordinate conversion are possible, and identification is possible. Accuracy can be improved.
[0079]
The threshold value setting unit 89 sets a threshold value for the binarization (S49), and outputs the threshold value set based on the fifth image data and the denomination temporarily determined by the denomination denomination determination unit 86. . Specifically, in the sixth image data after the binarization, the ratio of the number of pixels having a value of 1 to the total number of pixels is a ratio determined for each denomination and each surface (front surface or back surface). In other words, the threshold is set so that the frequency distribution after binarization becomes constant. As a result, the image quality of the sixth image data after binarization is made uniform, and a reference image used for pattern matching (S51) to be described later is also created at a similar ratio, so that the sixth image and the reference image are compared. Homogenization is possible, and discrimination performance can be improved. In the present embodiment, this ratio is set to 50% for all denominations / surfaces. However, it is possible to make the binarization optimal for each denomination / surface by varying the denomination / surface. According to the experiment, the pattern was clearly read at a rate of 30 to 70%, and high discrimination performance was achieved. The threshold value may be determined, for example, by creating a frequency distribution (histogram) between the data value and the number of pixels from the fifth image data, and determining a value at which the cumulative frequency from the larger data becomes 50%. Further, the fifth image data used for setting the threshold value should be naturally limited to the coin portion, that is, the inside of the outer diameter, and the radial coordinates of the denomination whose radial direction coordinates have been determined in advance by performing magnification correction and polar coordinate conversion are determined. It is easily possible if only the following parts are used. Further, in the present embodiment, the outer periphery and the edge of the hole differing for each coin 23 depending on the state of the coin 23 and the issue year, the inside of the hole which is the background instead of the coin 23, and even the same coin 23 depending on the rotation angle and position, Are also excluded from use for threshold setting. FIG. 15 is a schematic diagram in which a reference image (to be described later) of a new 500 yen coin is overwritten with an exclusion part in gray and inversely transformed into rectangular coordinates, and the outer peripheral edge 131, the latent image pattern part 132, and the fine line pattern part 133 are shown. Is shown. The outer periphery and the edge of the hole are liable to wear and burrs, the inside of the hole can see the background, and the latent image / fine line pattern portion has moire due to the angle between the pixel arrangement direction of the image sensor 26 and the coin pattern. Appearance reflectivity changes remarkably, and when used for threshold setting, it is affected by these partial images and hinders accurate binarization of the whole. For the same reason, the year part, which has a different pattern for each coin, may be omitted. Which part of the fifth image data is used for threshold setting can be determined by storing in advance a binary digital value table in a polar coordinate format for each denomination / surface, for each denomination / surface. Stable binarization suitable for the pattern can be performed. If the portion used for setting the threshold value is not rotationally symmetric with respect to the center of the coin, the threshold value changes for each rotation angle of the coin. Therefore, the threshold value is set every time image data is rotated in rotation angle detection (S50) described later. It requires a great deal of processing to recalculate. In the present embodiment, the portion used for threshold setting does not include the excluded portion and is set to be rotationally symmetric, that is, concentric with respect to the center of the coin, so that every time the image data is rotated in the rotation angle detection (S50). It is not necessary to recalculate the threshold value, and the table for storing the portion used for the threshold value setting can be one-dimensional data for the coordinates in the radial direction (hereinafter, referred to as threshold setting area data). As described above, the threshold value is set so that the ratio of the number of pixels having a value of 1 to the total number of pixels in the sixth image data becomes a predetermined ratio, that is, the frequency distribution after binarization becomes constant. By doing so, stable discrimination can be performed without being influenced by the material of the coin 23, the state of the edge and the surface, the rotation angle, the illumination means 15 and the illuminance difference in the variation of the assembly dimensions.
[0080]
A technique for setting a binarization threshold value in a specific threshold value calculation region is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-109596, but a specific portion (a state of the coin 23) in a coin that hinders the binarization. No mention is made of a technique for removing an outer periphery / edge of a hole that differs for each coin 23 depending on the issue year, and a technique for excluding a latent image / fine line pattern that varies for each coin 23 depending on its rotation angle and position. In the present embodiment, by setting a threshold in an area excluding these areas, stable threshold setting and binarization are possible.
[0081]
In the rotation angle detection (S50), based on the sixth image data by the rotation angle detection means 91 and the reference image stored for each denomination / surface in the storage means 92, the coin 23 inserted into the reference image, The rotation angle of the image data of No. 6 is detected and output.
Conversely, the rotation angle of the reference image with respect to the sixth image data may be detected. Note that, like the sixth image data, the reference image data is stored in advance as a binary digital value table expressed in a polar coordinate format. While rotating the sixth image data, the sixth image data is compared with the reference image data, and the angle that best matches is detected. Since the sixth image data is expressed in polar coordinates, it can be easily rotated only by shifting in the circumferential direction, that is, by changing the circumferential coordinates. The sixth image data is B (r, s) (r is the radial direction of the polar coordinates, s is the circumferential direction), the reference image data is R (r, s), and the remainder obtained by dividing a by b is mod (a, b) When the number of divisions in the circumferential direction in polar coordinates is represented by Ns, B (r, mod (s + Δs, Ns)) is compared with R (r, s) while Δs is changed by 2 from 0 to Ns−1. I will do it. The degree of coincidence is determined based on the number of pixels (coordinates) at which the values of the sixth image data and the reference image data match. Since both the sixth image data and the reference image data are binary digital values, an exclusive OR of them is obtained, and it can be easily determined from the number of pixels whose result is 0. The reason why Δs is changed by two is to shorten the detection time, and Δs with the highest degree of matching is obtained by changing the value by two. Then, a rotation angle adjacent to Δs, that is, a degree of coincidence between mod (Δs−1, Ns) and mod (Δs + 1, Ns) is also obtained, and a rotation angle having the highest degree of coincidence among the three rotation angles is selected. Thus, even if the rotation angle is thinned, the rotation angle can be detected with high accuracy. The method is not limited to the method of changing by two, and the degree of coincidence is calculated by thinning out the rotation angle, for example, the degree of change is large if the degree of coincidence is low, and the degree of change is small if the degree of coincidence is high. High speed rotation angle detection is possible. Further, in the present embodiment, the degree of coincidence is calculated for the same reason as that at the time of setting the threshold value, with respect to the outer periphery of the coin, the edge of the hole, the inside of the hole, and the portion of the latent image / fine line pattern excluded from use in the threshold value setting (S48). (Rotation angle detection and collation). Specifically, data (hereinafter, referred to as collation area data) indicating pixels (areas) used for rotation angle detection (S50) and collation (S51) is displayed in a polar coordinate format similar to the reference image data and the sixth image data. It is stored in advance as a table of the binary digital values. Then, an exclusive OR of the sixth image data and the reference image data and the logical product of the collation area data are obtained, and it can be determined that the degree of coincidence is higher as the number of unmatched pixels having a result of 1 is smaller. In order to express the degree of coincidence not relative but absolutely, in the present embodiment, the number of pixels whose value in the collation area data is 1 is set as the number of collated pixels, and the number of unmatched pixels is subtracted from the number of collated pixels. Is divided by the number of collation pixels to obtain the degree of coincidence. Thereby, even if the number of matching pixels differs, the degree of coincidence can be easily compared.
[0082]
In the pattern matching (S51), the sixth image data at the rotation angle detected by the rotation angle detecting means 81 is compared with the reference data. First, the sixth image data is shifted in the circumferential direction by the rotation angle detected by the rotation angle detection means 81, that is, the rotation angle is corrected by changing the coordinates in the circumferential direction to obtain the seventh image data. Then, the exclusive OR of the seventh image data and the reference image data is calculated, and the logical product of the seventh image data and the verification region data used in the rotation angle verification is calculated to obtain verification result data. The value of the pixel (coordinate) where the seventh image data does not match the reference image data has an exclusive OR of 1, and if it is within the collation region, the logical product with the collation region data is 1, so the result is 1. Represents the number of mismatched pixels. Since the number of pixels having a value of 1 in the collation area data represents the number of collation pixels, the quotient obtained by dividing the difference between the number of collation pixels and the number of unmatched pixels by the number of collation pixels is the difference between the seventh image data and the reference image. Indicates the degree of coincidence.
[0083]
In the present embodiment, the coin area is divided into a plurality of areas, and the number of areas where the degree of coincidence of each area is equal to or more than a certain value, that is, the number of coincident areas is obtained, instead of calculating the degree of coincidence of the entire coin. . By comparing the degree of coincidence with a certain value, the number of coincident regions can be easily obtained. Specifically, an example in which the number of pixels in the radial direction is 32 and the number of pixels in the circumferential direction is 16 will be described with reference to FIG. 16. A schematic diagram showing the area division of FIG. 16B with respect to the image data shown in FIG. As shown in the figure, the radial direction 141 in polar coordinates is divided by a divisor of the number of pixels in the radial direction (the division number in this example is 8), and the circumferential direction 142 is similarly divided by a divisor of the number of pixels in the circumferential direction (this The number of divisions in the example is 4), and a plurality (32 in this example) of regions 143 is obtained. Based on the polar coordinates, the regions can be easily divided, and if the regions are divided at equal intervals, the weight of each region 143 becomes equal. Then, for each region, the degree of coincidence is determined for pixels belonging to that region. Further, the pattern matching means 93 outputs this value as the ratio of the number of regions where the degree of matching for each region is equal to or greater than a predetermined lower limit value to the total number of regions as the matching region ratio. Note that it is difficult to accurately determine the degree of coincidence of an area 143 in which the amount of information used for calculating the degree of coincidence of each area is insufficient (the collation area is small, that is, the number of collation pixels is small, etc.). The region 143 where the number of pixels to be checked is smaller than a certain value is excluded from the target, and the determination of the matching region is made more accurate. Instead of calculating the degree of coincidence of the pattern of the entire coin, the coin area is divided into a plurality of areas 143 and collation is performed based on the degree of coincidence of each area. Is hardly affected even if exists locally, and accurate identification is possible. Further, by simply changing the lower limit value of the degree of coincidence for each area determined to be the coincident area and the allowable range of the percentage of coincident areas in the comparing means 97, the priority of the resistance to dirt and the priority of the counterfeit coin elimination performance can be easily changed. . For example, in order to make it possible to identify even if one-third of the coin is dirty and the pattern cannot be accurately read, the allowable range of the matching area ratio may be set to 2/3 or more.
[0084]
Furthermore, the number of coincident regions is the number of regions in which the degree of coincidence for each region is equal to or greater than a predetermined lower limit. If the lower limit is determined for each denomination and surface, and is not a fixed value but is variable, coins The influence of dirt on the passage 23 and the passage 13 can be reduced to enable accurate identification. This is because, when the coin 23 or the passage 13 is dirty, the degree of coincidence is reduced, the number of coincident areas is reduced, and the possibility that the coin is not determined to be genuine is increased. This is because the degree of coincidence of the entire collation area decreases almost uniformly at any rotation angle in the rotation angle detection. On the other hand, for example, the degree of coincidence at the rotation angle at which the degree of coincidence of the entire collation area is minimized is determined. It can be improved by utilizing the difference between the maximum degree of coincidence and the minimum degree of coincidence, or by adding a certain value to the minimum degree of coincidence to obtain a lower limit. In this example, when the degree of contamination is so great that accurate identification is difficult, the maximum degree of coincidence becomes a very low value and there is a risk of erroneous identification. However, if the absolute value of the maximum degree of coincidence is low, a lower limit is determined not to be judged as a genuine coin, or the lower limit calculated by adding a certain value to the minimum degree of coincidence is not more than a predetermined value. For example, by setting the lower limit to this fixed value, it is possible to prevent erroneous identification from occurring.
[0085]
The pattern collation (S51) is first performed on the surface of the first denomination temporarily determined to be approximated in the denomination temporary determination (S43) based on the reference data and the collation area data. Next, since the threshold setting area data is different for each surface, the processes from the threshold setting (S48) to the pattern matching (S51) are similarly repeated for the back surface. Further, since the magnification correction differs for each denomination, the steps from magnification correction (S46) to S52 are performed for the second denomination that is provisionally determined to be approximated in the denomination temporary determination (S43). Therefore, the pattern matching means 93 outputs the matching area ratio for 2 denominations × 2 surfaces.
[0086]
In the comparison (S61), each output of the thickness detecting means 74, the material detecting means 78, the unevenness detecting means 83, and the pattern matching means 93 inputted to each of the comparing means 94 to 97 is compared with the reference stored in the storage means 92. If the values match within the allowable range, a signal indicating the type of the genuine coin is output, and if the values do not match any of the reference values, a signal indicating a genuine coin is output. The determination (S62) is to output a signal indicating the type of a genuine coin only when the signals from the comparison units 94 to 97 input to the determination unit 99 all indicate the same type of a genuine coin. Outputs a signal indicating counterfeit money as the determination signal 100.
[0087]
The comparison (S71) between the case where the thickness sensor detects the input (YES in S16) and the case where the material sensor detects the input (YES in S17), that is, the case where the dew condensation is detected (S71) is performed by the unevenness detecting means 83 and the irregularity detecting means 83 Except for the comparing means 96 and 97 to which the pattern matching means 93 is connected, each output of the thickness detecting means 74 and the material detecting means 78 inputted to each of the comparing means 94 and 95 is compared with the reference stored in the storing means 92. If the values match within the allowable range, a signal indicating the type of the genuine coin is output, and if the values do not match any of the reference values, a signal indicating a genuine coin is output. In the determination (S72) as well, except for the comparison means 96 and 97 related to the imaging means 16, similarly, only when the signals from the comparison means 94 and 95 input to the determination means 99 all indicate the same genuine coin type, A signal indicating the type of coin is output, and in other cases, a signal indicating a counterfeit coin is output as the determination signal 100.
[0088]
The output of the condensation detecting means 82 is connected to the determining means 99 so that the determining means 99 determines which of S62 and S72 is to be performed. Further, the output of the switching means 98 such as a switch is also input to the determination means 99, and the determination during the dew condensation detection is performed on the identification items (thickness and material) excluding the identification items (irregularities and patterns) related to the imaging means 16. To prevent the loss of a sales opportunity as a vending machine or the like during the dew condensation, or to force the inserted coins during the dew condensation because it is difficult to identify by the imaging means 16 Although not shown in FIG. 9, it is possible to select whether or not to give priority to the counterfeit money rejection performance by not using the switching means 98. By providing the switching means 98 in this way, it is possible to select whether to give priority to acceptance of coins or to give priority to counterfeit rejection performance, and to easily change the selection even at an installation site such as a vending machine. Further, although not shown, a dew condensation preventing unit using a heat generating unit is provided, and by operating the dew condensation preventing unit at the time of detecting dew condensation, it is possible to always perform identification related to the imaging unit 16 while saving power consumption. . As the heat generating means, an electronic component generating a large amount of heat can be used as an electronic component without using a dedicated component, and can be disposed near the passage 13 or an inexpensive heater can be used.
[0089]
Although not shown in FIG. 9 in the determination (S62), the identification items (thickness and material in the present embodiment) not related to the imaging unit 16 are genuine coins of the same type, and the identification items related to the imaging unit 16 ( In the case where the counterfeit coin is a different type of genuine coin in the unevenness and the pattern, it is determined that the image quality has deteriorated due to dirt on the passage 13 or the like. If all the identification items continue to be the same type of genuine coin, it is determined that there is no problem with the image quality, and the degree of deterioration of the image quality can be detected. If a decrease in image quality is detected, it is possible to communicate with the control unit of the vending machine and display it to the operator of the vending machine to notify the operator of the decrease in image quality and prompt cleaning. It is.
[0090]
Further, it is possible to select whether or not to perform the identification (hereinafter, referred to as image identification) by the imaging unit 16 by a second switching unit (not shown) separately from the switching unit 98. By providing the second switching unit, when the imaging unit 16 or the optically transparent body 14 has a failure or serious damage or dirt, the one that does not perform image identification is selected, and the dew condensation detection (S14) and the imaging unit are performed. By not performing the insertion detection (S15) and the irregularity and pattern detection (S21) in step 16 (not shown in FIG. 9), it is possible to prevent the operation stop of the product due to the malfunction and the decrease in the identification performance.
[0091]
The detection method of coin insertion, the passage configuration described with reference to FIGS. 2 and 4, the dew detection, the dew prevention, and the image quality detection can be applied to the pattern identification device having the conventional configuration. In each case, reliable insertion detection, reliable identification that is not easily affected by dirt, and accurate identification with reduced influence of dew condensation, dirt, and the like are possible.
[0092]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of unevenness in an image by performing identification at the non-incident portion of the specularly reflected light 29 from the coin 23. Further, by providing the imaging means 16 vertically above the passage 13, the adhesion of dirt to the imaging means 16 can be reduced. Since the imaging unit 16 includes the image sensor 26 that can output a partial image, the image data of the specific area 66 can be read in a short time. The imaging means 16 includes an array of light receiving elements arranged in a matrix, a control circuit 68 for supplying a voltage for sensitivity control to a row of the array, and a neural network for processing a current flowing from a column of the array to ground. Since the image sensor 26 includes the image sensor 26, the product sum operation of the filter matrix and the image can be executed in the image sensor 26. By providing the dew condensation detecting means 82 for detecting whether or not the passage 13 near the imaging means 16 is dew-condensed, it is possible to detect whether or not the passage 13 is dewed. By omitting the control process of the imaging unit 16 and not performing it, it is possible to prevent malfunction due to abnormal image data, to operate the dew condensation prevention unit, and to report the occurrence of dew condensation. By using the imaging means 16 to detect that the coin 23 has been inserted, it is possible to reliably detect that the coin 23 has been inserted. By adjusting the reading conditions based on the image read in advance by the imaging unit 16, image data of a constant image quality can be obtained. A second illuminating unit 36 and a third illuminating unit 37 having substantially the same wavelength characteristics and irradiating the coin 23 with light from different directions are provided. By identifying the coin 23 based on the difference between the reflected light and the reflected light from the coin 23 when irradiated by the third lighting means 37, the unevenness of the coin 23 can be detected. By verifying and detecting a point (center 114) serving as a reference of the position of the coin 23 in the third image by examining the plurality of outer periphery candidate points 116, the position of the coin 23 can be reliably detected. By tentatively determining and discriminating one or more denominations, it is possible to prevent erroneous determination of the denomination due to the influence of the passing position of the coin 23. By providing the imaging means 16 vertically above the passage 13, the adhesion of dirt to the imaging means 16 and the like can be reduced. By performing coordinate conversion and performing identification after the edge detection and emphasis of the third image, it is possible to detect edges faithfully in the pattern of the coin 23. By setting a threshold based on an image excluding a specific portion of the coin 23 and performing binarization with the threshold, stable binarization can be performed. By performing collation with the reference image based on an image excluding a specific portion of the coin 23, stable collation can be performed. By detecting the rotation angle by thinning out the rotation angle, the rotation angle can be detected at high speed while maintaining the accuracy. Since the image of the coin 23 is divided into a plurality of regions 143 and identification is performed based on the degree of coincidence with the reference image in each region, the influence of dirt on the coin 23 and the passage 13 is reduced.
[0093]
Therefore, since the pattern of the coin can be accurately identified, a pattern identification device having high identification performance and capable of preventing improper use of counterfeit coins can be realized.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an illumination unit that irradiates light to an identification target passing through a passage, and an imaging unit that receives reflected or transmitted light from the identification target, and an image acquired by the imaging unit In the pattern identification device that identifies the pattern to be identified based on the pattern identification device, the pattern identification device performs the provisional determination on one or more types of identification targets and performs identification, so that the pattern can be identified accurately. It is possible to improve performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an outline of a coin discriminating apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of an image pickup unit; FIG. FIG. 5 is a sectional view of the vicinity of the sensor for both thickness and material. FIG. 6 is a structural diagram of a control circuit of the image sensor. FIG. 7 is a structural diagram of a control circuit of the image sensor. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a control circuit. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation. FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of detecting irregularities and patterns. FIG. FIG. 12A is a cross-sectional view near the coin when illuminated only by the second illuminating unit. FIG. 12B is a schematic diagram of image data when illuminated only by the second illuminating unit. (C) Cross-sectional view near the coin when illuminated only by the third illumination means (d) FIG. 13 is a schematic diagram of image data when only the third illuminating means is used. FIG. 13 is a schematic diagram of third image data for explaining center / outer diameter detection. FIG. 14 (a) Coordinate conversion and magnification Schematic diagram of fourth image data for explaining correction (b) Schematic diagram of fifth image data for explaining coordinate conversion and magnification correction [FIG. 15] Same reference for new 500 yen coin explaining threshold setting FIG. 16A is a schematic diagram of sixth image data illustrating pattern matching, and FIG. 16B is a schematic diagram of sixth image data illustrating region division for pattern matching. Explanation of reference numerals]
11 coin discriminating apparatus main body 12 slot 13 passage 14 optically transparent body 15 lighting means (first lighting means)
16 imaging means 17 thickness / material combined sensor 18 outlet 21 side wall 22 bottom surface 23 coin 24 side wall 25 LED
26 Image sensor 27 Light receiving surface 28 Lens 29 Regular reflection light 31 Coin position 32 Coin position 33 Coin position at the time of imaging 34 Regular reflection position 35 Straight line 36 Second illumination means 37 Third illumination means 41 Ejection auxiliary means 51 Core 52 Core 53 Coil 54 Coil 55 Coil 56 Coil 61 Pixel 62 Horizontal scanning circuit 63 Vertical scanning circuit 64 Horizontal scanning line 65 Vertical scanning line 66 Specific area 67 Output 68 Control circuit 69 Neural network 71 Thickness sensor 72 Oscillation circuit 73 Rectification circuit 74 Thickness detection means 75 Material sensor 76 Oscillation circuit 77 Rectifier circuit 78 Material detection means 79 Injection detection means 80 A / D conversion means 81 Adjustment means 82 Dew condensation detection means 83 Irregularity detection means 84 Edge detection means 85 Center / outside diameter detection means 86 Temporary denomination judgment means 87 magnification correction means 88 coordinate conversion means 89 threshold value setting means 90 Value conversion means 91 Rotation angle detection means 92 Storage means 93 Pattern matching means 94 Comparison means 95 Comparison means 96 Comparison means 97 Comparison means 98 Switching means 99 Judgment means 100 Judgment signal 101 Imaging range 102 First insertion detection area 103 Second Insertion detection area 104 Third insertion detection area 105 Coin position 106 Input condition setting area 107 Coin position 108 Roughness detection line 109 Roughness detection line 110 Roughness detection line 111 Detection line 112 Detection line 113 Perimeter candidate point 114 Temporary center 115 Perimeter point 116 Perimeter candidate point 121 Center 122 X coordinate 123 Y coordinate 124 R coordinate 125 S coordinate 131 Perimeter edge 132 Latent image pattern part 133 Fine line pattern part 141 Radial direction 142 Circumferential direction 143 Area

Claims (10)

通路と、この通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、１種類以上の識別対象の種類に仮判定して識別を行う模様識別装置。A passage, illuminating means for irradiating the identification target passing through the passage with light, and imaging means for receiving reflected or transmitted light from the identification target; and A pattern identification device for tentatively determining and identifying one or more types of identification targets in a pattern identification device for identifying a pattern. 仮判定した識別対象の種類に応じて撮像倍率の補正を行う請求項１記載の模様識別装置。The pattern identification device according to claim 1, wherein the imaging magnification is corrected according to the type of the identification target that has been provisionally determined. 座標変換用のテーブルを書き換えることにより撮像倍率の補正を行う請求項２記載の模様識別装置。3. The pattern identification apparatus according to claim 2, wherein the imaging magnification is corrected by rewriting the coordinate conversion table. 座標変換用のテーブルは対称性を利用する請求項３記載の模様識別装置。4. The pattern identifying apparatus according to claim 3, wherein the coordinate conversion table uses symmetry. 外径に基づいて仮判定を行う請求項１記載の模様識別装置。The pattern identification device according to claim 1, wherein the provisional determination is performed based on the outer diameter. 仮判定を行う種類の数に上限を設ける請求項１記載の模様識別装置。The pattern identification device according to claim 1, wherein an upper limit is set for the number of types for which the provisional determination is performed. 上限を２種類とする請求項６記載の模様識別装置。7. The pattern identification device according to claim 6, wherein the upper limit is two types. 通路と、この通路を通過する識別対象に光を照射する照明手段と、前記識別対象からの反射または透過光を受光する撮像手段とを備え、前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記識別対象の模様を識別する模様識別装置において、前記画像を非等間隔に半径方向を分割して極座標変換し識別を行う模様識別装置。A passage, illuminating means for irradiating the identification target passing through the passage with light, and imaging means for receiving reflected or transmitted light from the identification target; and A pattern identification device for dividing the image at non-equidistant intervals in the radial direction and performing polar coordinate conversion for identification. 半径方向の座標が小さいほど間隔を広く分割して極座標変換を行う請求項８記載の模様識別装置。9. The pattern identification device according to claim 8, wherein the smaller the coordinates in the radial direction are, the wider the interval is divided and the polar coordinate conversion is performed. 座標変換前の面積が極座標変換後の各座標で等しくなるように極座標変換を行う請求項９記載の模様識別装置。The pattern identification device according to claim 9, wherein the polar coordinate conversion is performed such that an area before the coordinate conversion becomes equal at each coordinate after the polar coordinate conversion.
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