JP2005031844A - 硬貨識別装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の光源31は第1の光111を、第2の光源32は第2の光112を同時に硬貨10の表面に照射し、画像入力部4が硬貨10の表面により反射した第1の反射光121と第2の反射光122とを受光して第1の画像信号および第2の画像信号として撮り込み、画像メモリ部6は第1の画像データおよび第2の画像データとして一時的に記憶保持し、画像合成部7は第1の画像データと第2の画像データとの合成を行い、合成画像データを生成し、濃淡強度調整部8は合成画像データの濃淡強度の調整(例えば、平均化、正規化等)を行い、識別部9は合成画像データに基づいて硬貨10を識別する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨識別装置および方法に関し、特に、硬貨の特徴部分を撮像した画像に基づいて硬貨を識別する硬貨識別装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、硬貨を使用する自動販売機、両替機等においては、投入された硬貨の種別、真偽を識別する必要がある。
【0003】
従来、この種の硬貨識別装置は、硬貨投入口から投入された硬貨が通過する硬貨通路に1または複数の磁気センサを配設し、この磁気センサで硬貨の材質、材厚、大きさ、穴の有無等を判別し、該判別結果に基づき硬貨の種別及び真偽を識別するように構成されている。更に、撮像素子との光学的センサを用いて硬貨の材厚、大きさ等を検出する構成も提案されてきた。
【0004】
しかし、近年になると、国内の正貨と材質及び形状が類似した外国通貨を、国内の正貨で得られる光学的センサ若しくは磁気センサのパターンと一致するように加工した変造硬貨が出回り、変造硬貨の加工精度が高まるに連れて、従来の磁気センサでの真偽の判定が困難になる問題が発生しており、この種の変造硬貨を判別するために、更に高精度に硬貨を識別することの必要性が生じており、撮像素子との光学的センサを用いて硬貨の特徴である模様等を検出する構成も提案されている。
【0005】
上記のような硬貨の模様等を検出する構成として、硬貨に照明光源から照明光を照射し、硬貨により反射された反射光を光学的センサ(例えば、CCD、CMOSセンサ等)で受光することで、硬貨の模様等の画像を取得し、取得した画像に基づいて硬貨を識別するようなものが知られている。
【0006】
例えば、CCDエリアセンサが硬貨により反射された光を光電的に受光し、硬貨の画像パターンデータを生成し、生成した硬貨の画像パターンデータと硬貨の金種の基準パターンデータとを比較することで、硬貨の金種を判別するものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
ただし、製造直後の硬貨の表面は傷や汚れが少ないため光を強く反射するのだが、流通することで硬貨の表面に傷や汚れが生じるため反射率が低下してしまう。従って、常に同強度の光を硬貨に照射するとともに、同感度で反射光を受光して画像を形成する場合、硬貨の表面の状態によって低コントラストの画像を形成したり、一部がハレーションを起こした画像を形成してしまうことがある。
【0008】
そこで、硬貨の表面の画像を撮像する前に、硬貨の反射率を光学的に測定し、測定した反射率に応じて光源の照射光強度の調整、またはシャッター速度を変える等の光学的センサの感度の調整を行えば良い。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−331211号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、硬貨を撮像する光学的センサとは別に硬貨の反射率を測定する光学的センサが必要となり、反射率の測定は硬貨を撮像する前に完了しなければならないため、装置の小型化が困難になるという問題がある。
【0010】
また、反射率の測定と硬貨の撮像とを同時に行うことは困難であるため、測定された反射率と撮像時の反射強度とが対応しないという問題もある。特に、硬貨の局所的な反射率変動に対しては、詳細に反射率分布を計測しなければならないため、高度な反射率測定手段が必要となってしまう。
【0011】
また、異なる照射光強度で、若しくは異なる感度で硬貨を複数回撮像し、複数の画像からハレーションが無く且つS/N比の高い画像を選択して画像の識別を行うこともできるのだが、硬貨が硬貨通路内を転動若しくは滑る装置では、硬貨を静止させることは困難であり、複数回の撮像を行うためには極めて高速な光学的センサを必要とするため、実現が困難である。
【0012】
そこで、本発明は、反射率の異なる種々の硬貨に対してハレーションが無く且つS/N比の高い画像を取得することで、高精度の模様判定を行うことが可能な硬貨識別装置および方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、硬貨の画像に基づき、該硬貨の識別を行う硬貨識別装置において、前記硬貨の表面に第1の波長領域を有する第1の光を第1の強度で照射する第1の光源と、前記硬貨の表面に第1の波長領域とは異なる第2の波長領域を有する第2の光を第1の強度とは異なる第2の強度で照射する第2の光源と、前記硬貨の表面からの前記第1の光と前記第2の光との反射光に基づき、前記第1の波長領域を有する第1の画像データと前記第2の波長領域を有する第2の画像データとを取得する画像取得手段と、前記画像取得手段で取得した第1の画像データと第2の画像データとに基づき、前記硬貨を識別する硬貨識別手段とを具備することを特徴とする。
【0014】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記画像取得手段で取得した第1の画像データと第2の画像データとを合成して合成画像データを生成する画像合成手段と、前記画像合成手段で合成した合成画像データの濃淡強度を調整する濃淡強度調整手段とを更に具備することを特徴とする。
【0015】
また、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記画像濃淡調整手段は、前記合成画像データの濃淡強度を平均化することを特徴とする。
【0016】
また、請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記画像濃淡調整手段は、前記合成画像データの濃淡強度を正規化することを特徴とする。
【0017】
また、請求項5の発明は、請求項1の発明において、前記画像取得手段で取得した第1の画像データおよび第2の画像データを複数の領域に分割する画像分割手段と、前記第1の画像データおよび第2の画像データに不備画像が有るか否か検出する不備画像検出手段と、前記不備画像検出手段により不備画像が検出された場合、該不備画像が属する前記領域の画像データに他方の該領域の画像データを置き換える画像置換え手段とを更に具備することを特徴とする。
【0018】
また、請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記不備画像検出手段は、前記第1の画像データおよび第2の画像データにハレーションが発生しているか否か検出することを特徴とする。
【0019】
また、請求項7の発明は、硬貨の画像に基づき、該硬貨の識別を行う硬貨識別方法において、前記硬貨の表面にそれぞれ波長領域が異なる複数の光をそれぞれ異なる強度で照射し、前記硬貨の表面からの前記複数の光の反射光に基づき、複数の画像データを取得し、該取得した複数の画像データに基づき、前記硬貨を識別することを特徴とする。
【0020】
また、請求項8の発明は、請求項7の発明において、前記複数の画像データを合成して合成画像データを生成し、該合成した合成画像データの濃淡強度を調整することを特徴とする。
【0021】
また、請求項9の発明は、請求項8の発明において、前記合成画像データの濃淡強度を平均化することを特徴とする。
【0022】
また、請求項10の発明は、請求項8の発明において、前記合成画像データの濃淡強度を正規化することを特徴とする。
【0023】
また、請求項11の発明は、請求項7の発明において、前記複数の画像データを複数の領域に分割し、前記複数の画像データに不備画像が有るか否か検出し、前記不備画像が検出された場合、該不備画像が属する前記領域の画像データに他方の該領域の画像データを置き換えることを特徴とする。
【0024】
また、請求項12の発明は、請求項11の発明において、前記複数の画像データにハレーションが発生しているか否か検出することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる硬貨識別装置および方法の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【0026】
本発明に係わる硬貨識別装置の第1の実施例について説明する。
【0027】
図1は、第1実施例における本発明に係わる硬貨識別装置1の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【0028】
図1に示すように、硬貨識別装置1は、搬送路2、第1の光源31、第2の光源32、画像入力部4、A/D変換部5、画像メモリ部6、画像合成部7、濃淡強度調整部8、識別部9から構成されている。
【0029】
ここで、硬貨10は搬送路2の上を移動するものとし、硬貨10が所定の位置に到達した際に、第1の光源31と第2の光源32とが硬貨10に光を照射することで硬貨10を撮像する。
【0030】
また、第1の光源31は硬貨10の表面に第1の光111を照射し、第2の光源32は硬貨10の表面に第2の光112を照射する。なお、第1の光111と第2の光112とは強度および色(若しくは波長等)が異なる。また、第1の光111および第2の光112には赤外、紫外および可視光のいずれも適用可能である。
【0031】
また、画像入力部4は、第1の光源31からの第1の光111が硬貨10の表面により反射した第1の反射光121と、第2の光源32からの第2の光112が硬貨10の表面により反射した第2の反射光122とを受光し、受光した第1の反射光121と第2の反射光122とを画像信号として撮り込む。なお、画像入力部4にはCCDカラーセンサ等の撮像センサが用いられる。
【0032】
また、A/D変換部5は、画像入力部4から所定の時間間隔で出力される画像信号をディジタル信号に変換する。
【0033】
また、画像メモリ部6は、ディジタル信号の信号レベルを所定の記憶領域に順に格納して連続したアドレスを割り当て、画像データとして一時的に記憶保持する。なお、画像入力部4にCCDカラーセンサを用いている場合、R(赤色)、G(緑色)およびB(青色)の3色の信号がデータ読み出しのクロックに同期し、所定の順序で出力されるため、これをA/D変換部5でディジタル信号に変換したものを各色毎に分離して画像メモリ部6に記憶保持する。従って、画像メモリ部6には第1の反射光121の色による第1の画像データと第2の反射光122の色による第2の画像データとが記憶保持される。
【0034】
また、画像合成部7は、画像メモリ部6に記憶保持された第1の画像データと第2の画像データとの合成を行い、合成画像データを生成する。
【0035】
また、濃淡強度調整部8は、画像合成部7で生成した合成画像データの濃淡強度を調整する。
【0036】
また、識別部9は、濃淡強度調整部8により濃淡強度を調整された合成画像データに基づいて硬貨を識別する。
【0037】
なお、画像メモリ部6から画像データを読み出す際に、アドレスを計算して必要な色の画像データを取り出す構成にしても良い。
【0038】
次に、投入された硬貨10の種類および真偽を識別する際に、硬貨識別装置1が行う機能的な動作について説明する。
【0039】
硬貨10が硬貨識別装置1に投入されると、硬貨10は搬送路2の上を移動し、第1の光源31は第1の光111を、第2の光源32は第1の光111とは強度および色(若しくは、波長等)が異なる第2の光112を同時に硬貨10の表面に照射し、画像入力部4が硬貨10の表面により反射した第1の反射光121と第2の反射光122とを受光し、受光した第1の反射光121を第1の画像信号として撮り込むとともに、第2の反射光122を第2の画像信号として撮り込み、撮り込んだ第1の画像信号および第2の画像信号をA/D変換部5に所定の時間間隔で出力する。
【0040】
そして、A/D変換部5は第1の画像信号および第2の画像信号を入力すると、入力した第1の画像信号および第2の画像信号をディジタル信号に変換し、変換したディジタル信号を画像メモリ部6に出力し、画像メモリ部6はディジタル信号を入力すると、入力したディジタル信号の信号レベルを所定の記憶領域に順に格納して連続したアドレスを割り当て、第1の画像データおよび第2の画像データとして一時的に記憶保持する。
【0041】
そして、画像合成部7は画像メモリ部6に記憶保持された第1の画像データおよび第2の画像データを読み出し、読み出した第1の画像データと第2の画像データとの合成を行い、合成画像データを生成し、生成した合成画像データを濃淡強度調整部8に出力し、濃淡強度調整部8は合成画像データを入力すると、入力した合成画像データの濃淡強度の調整(例えば、平均化、正規化等)を行い、調整を行った合成画像データを識別部9に出力し、識別部9は合成画像データを入力すると、入力した合成画像データに基づいて硬貨10を識別する。
【0042】
次に、投入された硬貨10の種類および真偽を識別する際に、硬貨識別装置1が行う処理手順について図2に示すフローチャートを参照して説明する。
【0043】
硬貨が投入されると、第1の光源と第2の光源とが硬貨に対して強度および色(若しくは、波長等)が異なる光を同時に照射し(ステップS201)、硬貨の画像を取得し(ステップS202)、画像を各色毎に分離してImage1(第1の光源の光による画像)およびImage2(第2の光源の光による画像)として記憶保持し(ステップS203)、Image1とImage2とを合成してImage(合成画像データ)を生成し(ステップS204)、Imageの濃淡強度を調整し(ステップS205)、濃淡強度を調整したImageに基づいて硬貨を識別し(ステップS206)、処理手順を終了する。
【0044】
次に、画像合成部7および濃淡強度調整部8が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について詳細に説明する。
【0045】
図3は、画像合成部7が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である。
【0046】
図3(a)は、光強度が大きい場合の撮像センサの出力と反射光強度との関係を示すグラフである。図3(a)に示すように、光強度が大きい場合、X以下の反射光強度ではコントラストを得ることができるが、X以上の反射光強度ではハレーションが発生してしまう。
【0047】
図3(b)は、光強度が小さい場合の撮像センサの出力と反射光強度との関係を示すグラフである。図3(b)に示すように、光強度が小さい場合、全反射光強度においてコントラストを得ることができる。
【0048】
図3(c)は、図3(a)に示すグラフの撮像センサの出力と図3(b)に示すグラフの撮像センサの出力とを加算したグラフである。図3(c)に示すように、図3(a)に示す光強度が大きい場合の撮像センサの出力と、図3(b)に示す光強度が小さい場合の撮像センサの出力とを加算することで、図3(a)に示すグラフではハレーションが発生していたX以上の反射光強度においてコントラストを得ることができるようになる。
【0049】
従って、画像合成部9は強度の大きい光から取得した画像データと強度の小さい光から取得した画像データとを合成することで、ハレーションが発生しない合成画像データを生成することができる。
【0050】
図4は、濃淡強度調整部8が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である。
【0051】
図4(a)は、濃淡強度調整部8が行う合成画像データの濃淡強度の平均化について説明する図である。図4(a)に示すように、図3(c)に示すグラフの撮像センサの出力の値を全て平均化(加算回数分で割る)することで、撮像センサの出力の最大値(最大濃淡強度)を量子化最大値以下に収める。
【0052】
図4(b)は、濃淡強度調整部8が行う合成画像データの濃淡強度の正規化について説明する図である。図4(b)に示すように、図3(c)に示すグラフの撮像センサの出力の最大値で各出力の値を割り、これに量子化最大値を掛けることで、撮像センサの出力の最大値(最大濃淡強度)が量子化最大値と等しくなる。
【0053】
従って、濃淡強度調整部は合成画像データの濃淡強度を平均化若しくは正規化することで、合成画像データの濃淡強度を量子化最大値以下に収めることができる。
【0054】
次に、本発明に係わる硬貨識別装置の第2の実施例について説明する。
【0055】
図5は、第2実施例における本発明に係わる硬貨識別装置1の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【0056】
図5に示すように、硬貨識別装置1は、搬送路2、第1の光源31、第2の光源32、画像入力部4、A/D変換部5、画像メモリ部6、画像分割部13、ハレーション検出部14、画像置換え部15、識別部9から構成され、搬送路2、第1の光源31、第2の光源32、画像入力部4、A/D変換部5、画像メモリ部6の機能については第1実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【0057】
ここで、画像分割部13は、画像メモリ部6に記憶保持された第1の画像データおよび第2の画像データそれぞれで複数のブロックに分割する。
【0058】
また、ハレーション検出部14は、第1の画像データおよび第2の画像データそれぞれでハレーションの発生の有無を検出し、ハレーションの発生を検出した場合、そのハレーションがどのブロックで発生しているのかを確認する。
【0059】
また、画像置換え部15は、ハレーション検出部14で第1の画像データまたは第2の画像データにハレーションが検出された場合、ハレーションが発生したブロックの画像データにハレーションが発生していないブロックの画像データを置き換える。例えば、第1の画像データの任意のブロックにハレーションが発生した場合、第2の画像データの同ブロックにハレーションが発生していなければ、第1の画像データのハレーションが発生したブロックに第2の画像データの同ブロックを置き換える。なお、ハレーション検出部14で第1の画像データおよび第2の画像データにハレーションが検出されなかった場合、画像置換え部15は画像データの置換えは行わない。
【0060】
また、識別部9は、画像データにハレーションが発生して画像置換え部15により置き換えられた画像データ若しくはハレーションが発生しなかった画像データに基づいて硬貨10を識別する。
【0061】
次に、投入された硬貨10の種類および真偽を識別する際に、硬貨識別装置1が行う処理手順について図6に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図6のフローチャートでは、第1の光源が照射する光の強度は第2の光源が照射する光より大きい場合を一例とする。
【0062】
硬貨が投入されると、第1の光源と第2の光源とが硬貨に対して強度および色(若しくは、波長等)が異なる光を同時に照射し(ステップS601)、硬貨の画像を取得し(ステップS602)、画像を各色毎に分離してImage1(第1の光源の光による画像)およびImage2(第2の光源の光による画像)として記憶保持し(ステップS603)、Image1とImage2とをブロック毎に分割し(ステップS604)、Image1およびImage2にハレーションの発生の有無を検出する(ステップS605)。
【0063】
Image1にハレーションが発生している場合(ステップS605でYES)、ハレーションが発生したImage1のブロックの画像データにImage2の同一ブロックImage2’を置き換えてImageを生成し(ステップS606)、置き換えたImageに基づいて硬貨を識別し(ステップS607)、処理手順を終了する。
【0064】
なお、ステップS605において、Image1およびImage2にハレーションが発生していない場合(ステップS605でNO)、Image1に基づき硬貨を識別し(ステップS608)、処理手順を終了する。
【0065】
次に、画像分割部13、ハレーション検出部14および画像置換え部15が行う第2実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について詳細に説明する。
【0066】
図7は、画像分割部13、ハレーション検出部14および画像置換え部15が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である。
【0067】
図7に示すように、画像データA16は強度が大きい光に基づいて取得したものであり、画像データB17は強度が小さい光に基づいて取得したものである。ここで、画像分割部13は画像データA16および画像データB17をブロック毎に分割し、図7では、3×3の分割を行い、縦のブロックを1,2,3、横のブロックをA,B,Cとし、例えば、左上のブロックをブロック1A、真中のブロックをブロック2Bとする。そして、ハレーション検出部14が画像データA16および画像データB17についてハレーションの有無を検出し、図7では、画像データA16のブロック1B、ブロック2Bおよびブロック2Cにハレーションが発生している。そして、画像置換え部15が画像データA16のブロック1B、ブロック2Bおよびブロック2Cに画像データB17のブロック1B、ブロック2Bおよびブロック2Cを図7に示すように置き換え、画像データC18を生成する。そして、識別部9は置き換えられた画像データC18に基づいて硬貨10を識別する。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、波長が異なる少なくとも2色の光を異なる強度で同時に照射して硬貨表面の凹凸模様からの反射光に基づいて画像を取得して色毎に分離し、分離した画像を1つの画像として合成することで、反射率の異なる種々の硬貨に対してハレーションの無い且つS/N比の高い画像を取得することができ、高精度の識別を行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例における本発明に係わる硬貨識別装置1の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図2】投入された硬貨10の種類および真偽を識別する際に、硬貨識別装置1が行う処理手順を示すフローチャートである。
【図3】画像合成部7が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である。
【図4】濃淡強度調整部8が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である
【図5】第2実施例における本発明に係わる硬貨識別装置1の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図6】投入された硬貨10の種類および真偽を識別する際に、硬貨識別装置1が行う処理手順を示すフローチャートである。
【図7】画像分割部13、ハレーション検出部14および画像置換え部15が行う第1実施例における本発明に係わる硬貨識別方法について説明する図である。
【符号の説明】
1 硬貨識別装置
2 搬送路
31 第1の光源
32 第2の光源
4 画像入力部
5 A/D変換部
6 画像メモリ部
7 画像合成部
8 濃淡強度調整部
9 識別部
10 硬貨
111 第1の光
112 第2の光
121 第1の反射光
122 第2の反射光
13 画像分割部
14 ハレーション検出部
15 画像置換え部
16 画像データA
17 画像データB
18 画像データC
Claims (12)
- 硬貨の画像に基づき、該硬貨の識別を行う硬貨識別装置において、
前記硬貨の表面に第1の波長領域を有する第1の光を第1の強度で照射する第1の光源と、
前記硬貨の表面に第1の波長領域とは異なる第2の波長領域を有する第2の光を第1の強度とは異なる第2の強度で照射する第2の光源と、
前記硬貨の表面からの前記第1の光と前記第2の光との反射光に基づき、前記第1の波長領域を有する第1の画像データと前記第2の波長領域を有する第2の画像データとを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得した第1の画像データと第2の画像データとに基づき、前記硬貨を識別する硬貨識別手段と
を具備することを特徴とする硬貨識別装置。 - 前記画像取得手段で取得した第1の画像データと第2の画像データとを合成して合成画像データを生成する画像合成手段と、
前記画像合成手段で合成した合成画像データの濃淡強度を調整する濃淡強度調整手段と
を更に具備することを特徴とする請求項1記載の硬貨識別装置。 - 前記画像濃淡調整手段は、
前記合成画像データの濃淡強度を平均化する
ことを特徴とする請求項2記載の硬貨識別装置。 - 前記画像濃淡調整手段は、
前記合成画像データの濃淡強度を正規化する
ことを特徴とする請求項2記載の硬貨識別装置。 - 前記画像取得手段で取得した第1の画像データおよび第2の画像データを複数の領域に分割する画像分割手段と、
前記第1の画像データおよび第2の画像データに不備画像が有るか否か検出する不備画像検出手段と、
前記不備画像検出手段により不備画像が検出された場合、該不備画像が属する前記領域の画像データに他方の該領域の画像データを置き換える画像置換え手段と
を更に具備することを特徴とする請求項1記載の硬貨識別装置。 - 前記不備画像検出手段は、
前記第1の画像データおよび第2の画像データにハレーションが発生しているか否か検出する
ことを特徴とする請求項5記載の硬貨識別装置。 - 硬貨の画像に基づき、該硬貨の識別を行う硬貨識別方法において、
前記硬貨の表面にそれぞれ波長領域が異なる複数の光をそれぞれ異なる強度で照射し、
前記硬貨の表面からの前記複数の光の反射光に基づき、複数の画像データを取得し、
該取得した複数の画像データに基づき、前記硬貨を識別する
ことを特徴とする硬貨識別方法。 - 前記複数の画像データを合成して合成画像データを生成し、
該合成した合成画像データの濃淡強度を調整する
ことを特徴とする請求項7記載の硬貨識別方法。 - 前記合成画像データの濃淡強度を平均化する
ことを特徴とする請求項8記載の硬貨識別方法。 - 前記合成画像データの濃淡強度を正規化する
ことを特徴とする請求項8記載の硬貨識別方法。 - 前記複数の画像データを複数の領域に分割し、
前記複数の画像データに不備画像が有るか否か検出し、
前記不備画像が検出された場合、該不備画像が属する前記領域の画像データに他方の該領域の画像データを置き換える
ことを特徴とする請求項7記載の硬貨識別方法。 - 前記複数の画像データにハレーションが発生しているか否か検出する
ことを特徴とする請求項11記載の硬貨識別方法。
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