JP2012212222A - 被写体識別装置、及び硬貨識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】識別精度が優れた被写体識別装置及び硬貨識別装置を提供する。
【解決手段】表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置であって、被写体を支持する支持面を有する透明部と、透明部を介して被写体の表面に照明光を照射する光照射部と、透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、撮像手段が生成した画像データを利用して、被写体の識別処理を行う識別処理部と、を備え、識別処理部は、撮像領域に被写体が存在する時に撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、撮像領域に被写体が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、識別処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置及び硬貨識別装置に関する。

表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置として、硬貨を撮像し、取得された画像データに基づいて硬貨を識別する硬貨識別装置が知られている。このような硬貨識別装置は、一般に、複数の硬貨を搬送し、撮像領域に搬送された硬貨の表面を順次に撮像している。そして、撮像のために、硬貨表面に照明光を照射する光源と、硬貨表面から反射した反射光を受光する撮像手段と、を備えている。（例えば、特許文献１参照）

特許文献１に記載された硬貨識別装置は、硬貨が、ガラス等の光透過性の材料からなる透明部材の面上に、搬送ベルトによって押し付けられつつ搬送される。そして、光源は、透明部材の下方に配置され、硬貨が撮像領域を通るタイミングで発光を行い、照明光を透明部材を介して硬貨表面に照射する。撮像手段は、硬貨表面に正対して配置され、照明光のうち主として硬貨表面から反射した反射光を受光する。そして、撮像手段で取得された画像データを、予め記録された硬貨の種別を表すデータと比較することにより、硬貨の識別を行う。

特開２０００−３０６１３５号公報

しかし、特許文献１に記載された硬貨識別装置において、撮像手段には、硬貨表面からの反射光だけでなく、透明部材の硬貨が搬送される側の面で反射した反射光や、透明部材の照明光が照射される側の面で反射した反射光も入射する。このため、取得された画像データを用いて正確な識別を行うことができなくなり、識別精度の低下を招く。また、この画像データに基づいて作成された画像においては、透明部材表面からの反射光が写り込むことによって硬貨の周縁が白っぽくぼけて表示されてしまい、視認しづらくなる。

本発明は、識別精度が優れた被写体識別装置及び硬貨識別装置を提供することを目的とする。

表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置であって、
前記被写体を支持する支持面を有する透明部と、
前記透明部を介して前記被写体の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記被写体の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
前記識別処理部は、前記撮像領域に前記被写体が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記被写体が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う被写体識別装置。

表面に凹凸パターンを有する硬貨を識別する硬貨識別装置であって、
前記硬貨を支持する支持面を有する透明部と、
前記透明部を介して前記硬貨の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記硬貨の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
前記識別処理部は、前記撮像領域に前記硬貨が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記硬貨が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う硬貨識別装置。

本発明によれば、補正画像データにより、被写体が存在していない透明部の支持面のみから反射した反射光のレベルを得ることができる。そして、この補正画像データを用いて被写体画像データを補正することにより、実質的に、透明部の支持面から反射した反射光を除く、被写体のみから反射した反射光に基づいて生成された識別画像データを得ることができる。この識別画像データに基づいて被写体を良好な精度で識別処理を行うことができる。よって、識別精度が優れた被写体識別装置、及び硬貨識別装置を提供できる。

硬貨識別装置の透明部の概略平面図である。 硬貨識別装置の透明部近傍を側面からみた状態を簡略的に示す図である。 硬貨識別装置の制御系を示すブロック図である。 撮像領域に被写体が含まれない時の、透明部表面からの反射光を模式的に示した図である。 撮像領域に被写体が含まれる時の、硬貨表面からの反射光と透明部表面からの反射光を模式的に示した図である。 図４の撮像で生成された画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。 図５の撮像で生成された画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。 補正された画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。 硬貨識別装置の他の構成例において、透明部における概略平面図である。 図９の硬貨識別装置の透明部近傍を側面からみた状態を簡略的に示す図である。

以下、表面に凹凸パターンを有する硬貨の識別を行う硬貨識別装置について説明する。

図１は、硬貨識別装置の透明部の概略平面図である。

図１に示すように、硬貨識別装置１は、硬貨Ｍを搬送する搬送装置１１を備えている。搬送装置１１は、板状の搬送部３と、硬貨Ｍを搬送する搬送ベルト２と、搬送部３の一方の面に形成されたガイド溝５とを備えている。ガイド溝５は搬送される硬貨Ｍをガイドする。搬送部３におけるガイド溝５の内部の空間が、硬貨Ｍを搬送させるための硬貨通路４である。

搬送ベルト２は、図示しない駆動ローラとバックアップローラによって支持されたエンドレスベルトであって、ガイド溝５が延びる方向と略平行な方向に駆動される。搬送ベルト２は、硬貨Ｍを、ガイド溝５内における搬送部３の表面に押し付けつつ、矢印Ｆの方向に搬送する。

搬送部３は、光が透過可能なサファイアガラスやアクリル樹脂等の透明材料により形成された透明部６を有する。透明部６は、搬送部３を平面視した状態で矩形状であって、ガイド溝５内に露呈し、搬送される硬貨Ｍの表面を支持する支持面６ａを有する。透明部６の支持面６ａは、搬送部３の一部を構成する。

さらに、硬貨識別装置１は、透明部６を通過する硬貨Ｍを、該透明部６を介して撮像する撮像ユニット２０を備えている。撮像ユニット２０は、透明部６の少なくとも一部を含む撮像領域を有している。撮像領域は、ガイド溝５に露呈した透明部６の支持面６ａの中央を略中心とする。撮像領域において、透明部６の支持面６ａを介して光が照射され、透明部６を透過した光が、透明部６上を通過する硬貨Ｍの表面に照射される。撮像ユニット２０は、主として硬貨Ｍの表面からの反射光を受光し、画像データを生成する。撮像ユニット２０の具体的な構成については、後述する。

図２は、硬貨識別装置の透明部近傍を側面からみた状態を簡略的に示す図である。

図２に示すように、硬貨識別装置１は、光照射部２１と、撮像素子２２と、レンズ２３と、ビームスプリッタ２５とを備えている。

光照射部２１は面光源２１ａを備える。面光源２１ａは、搬送部３の光照射側の面の近傍に配置されている。面光源２１ａは、照明光を支持面６ａに対して垂直に照射する照射面を有し、該照射面が透明部６の支持面６ａに対して略垂直になるように配置されている。面光源２１ａとしては、例えば、複数の白色ＬＥＤを備えた白色面光源を用いる。

撮像素子２２は、撮像領域での反射光が結像されるＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサである。撮像素子２２は、受光した反射光を電気信号に変換して画像データを生成し、該画像データを出力する。

レンズ２３は、撮像領域での反射光を撮像素子２２に結像させるため、撮像領域からの反射光の光束を集める光学機能を有する。レンズ２３は、光軸が透明部６の中心部を中心とした円の中心軸と一致するように配置されている。レンズとしては、被写界深度が深く、その範囲で倍率が一定で、視差に起因する画像の歪みがないレンズ、例えばテレセントリックレンズが好適である。

ビームスプリッタ２５は、光照射部２１から出射される照明光の光束と撮像素子２２に受光される光の光束とが交差する位置に配置され、これらの光束を撮像領域に向ける。ビームスプリッタ２５としては、光照射部２１から出射される照明光を撮像領域に反射し、また、撮像領域での反射光を透過するハーフミラーを用いることができる。

また、図２に示すように、硬貨識別装置１は、透明部６に設けられたタイミングセンサ８を備える。タイミングセンサ８は、発光素子８ｂと受光素子８ａとを備える。タイミングセンサ８は、発光素子８ｂから発せられた光が透明部６を介して受光素子８ａにより受光可能に、かつ、受光素子８ａが発光素子８ｂから発せられた光を受光しないときにタイミング信号を出力するように構成されている。また、タイミングセンサ８は、発光素子８ｂから発せられた光が、透明部６の表面上を搬送される硬貨Ｍによって遮られて受光素子８ａに受光されずにタイミング信号が出力されるとき、硬貨Ｍが撮像ポイント手前にあることを検知できる位置にあるように配置されている。なお、図２において、タイミングセンサ８は、透明部６の下流側に設けられた構成としたが、上流側に設けられていてもよい。

透明部６において、支持面６ａとは反対側の面に反射防止膜９が形成されている。反射防止膜９は、透明部６の、支持面６ａとは反対側の面で照明光の表面反射が発生することを防止する機能を有する。反射防止膜９は、透明部６の表面に蒸着された単層又は多層の膜によって構成される。

反射防止膜９を設けることによって、撮像素子２２で受光される反射光の信号の最小値と最大値の比率（ダイナミックレンジ）が、反射防止膜を設けない場合と比べて、広くすることができ、好ましい。

次に、硬貨識別装置の制御系を説明する。

図３は、図１及び図２に示す硬貨識別装置１の制御系を示すブロック図である。硬貨識別装置１は、制御系を統括的に制御する制御部３４を備えている。

また、硬貨識別装置１は、アナログデジタル変換部３１と、記憶部３３と、識別処理部３６とを備え、これら処理部が、相互に接続され、制御部３４からの指令によって制御される。

制御部３４は、タイミングセンサ８からタイミング信号が入力されたときに同期して、光照射部２１に照射信号を出力し、該光照射部２１から照明光を照射させる。また、制御部３４は、タイミング信号が入力されたときに同期して、撮像素子２２が受光した反射光のデジタルデータの読取を行い画像データの生成を実行させる。

アナログデジタル変換部３１は、撮像素子２２から入力されるアナログ信号からなる画像データをデジタル信号に変換し、デジタル化した画像データを出力する。

記憶部３３は、画像データを記憶する。また、記憶部３３には、画像データの他に、硬貨Ｍの種類毎の凹凸パターンを表す画像パターンデータが予め記憶されている。記憶部３３は、制御部３４の読み出し制御に応じて、画像データや画像パターンデータが読み出される。

識別処理部３６は、撮像素子２２が生成した画像データを利用して、硬貨Ｍの識別処理を行う。識別処理においては、識別処理部３６は、タイミングセンサ８のタイミング信号に応じて、撮像領域に硬貨Ｍが存在する時に撮像領域を撮像し、硬貨表面の凹凸パターンを含む陰影を表した画像データを被写体画像データとして記憶部３３に記憶させる。

また、硬貨識別装置１は、識別処理時以外の製造時又はメンテナンスモード時であっても、撮像領域に被写体が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した画像データを補正画像データとして記憶部３３に記憶させることができる。このとき、制御部３４は、タイミング信号に関係なく、光照射部２１に照射信号を出力し、該光照射部２１から照明光を照射させ、撮像素子２２を駆動制御し、該撮像素子２２に反射光を受光させて画像データの生成を実行させる。

識別処理部３６は、硬貨識別装置１の製造完成時又はメンテナンスモード時に、撮像領域に被写体や搬送部、搬送ベルト等の反射物が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した画像データを補正画像データとして記憶部３３に記憶させる。

また、識別処理部３６は、撮像領域に被写体が存在する時に撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、撮像領域に被写体や搬送部、搬送ベルト等の反射物が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正する。そして、識別処理部３６は、補正されたデータを識別画像データとして記憶部３３に記憶させる。識別処理部３６は、識別画像データと、記憶部３３に記憶された画像パターンデータとを比較することにより、識別画像データに表された硬貨Ｍを識別する。

硬貨識別装置１は、被写体画像データや識別画像データに基づく画像を表示する表示部を備えていてもよい。

硬貨識別装置１は、補正画像データにより、硬貨Ｍが存在していない透明部６の支持面６ａのみから反射した反射光のレベルを得ることができる。そして、この補正画像データを用いて被写体画像データを補正することにより、実質的に、透明部６の支持面６ａから反射した反射光を除く、硬貨表面のみから反射した反射光に基づいて生成された識別画像データを得ることができる。このため、硬貨識別装置１は、識別画像データに基づいて硬貨表面の凹凸パターンの陰影をより正確に捉えることができるようになり、良好な精度で識別処理を行うことができる。また、硬貨識別装置１は、識別画像データに基づく画像を表示部や外部の表示装置に表示させれば、画像においては、透明部材表面からの反射光の写り込みが抑えられ、硬貨Ｍの周縁部、及び硬貨表面の凹凸パターンが明瞭に表示され、視認性が良好である。

なお、硬貨識別装置１は、識別処理部３６によって、生成された全ての被写体画像データを補正画像データで補正することができる。しかし、硬貨識別装置１は、補正モードが設定されている場合のみ、被写体画像データを補正画像データで補正してもよく、この場合には、補正モード時以外では、被写体画像データをそのまま識別画像データとして使用して識別処理を行ってもよい。

次に、被写体画像データ及び補正画像データを生成し、該被写体画像データを補正する手順の一例を説明する。なお、以下で説明する硬貨識別装置は、図１から３で説明した構成と同じであるとし、同図で既に説明した装置の部材等の番号を適宜参照するものとする。

硬貨識別装置１がメンテナンスモードに設定されたときの動作を説明する。
図４は、撮像領域に被写体、その他の反射物が含まれない時の、透明部表面からの反射光を模式的に示した図である。メンテナンスモードが設定されると、制御部３４は、光照射部２１に照射信号を出力し、該光照射部２１から照明光を照射させ、図４に示すように、該撮像素子２２に透明部６の支持面６ａから反射した反射光を受光させる。そして、識別処理部３６は、撮像素子２２で生成された画像データを補正画像データとして記憶部３３に記憶させる。このとき、記憶部３３に既に記憶された補正画像データが存在する場合には、記憶部３３に記憶された補正画像データを更新する。なお、製造完成時においても同様の動作が実行される。

次に、硬貨識別装置１が、メンテナンスモードに設定されていないとき、つまり、通常の識別処理が行われるときの動作を説明する。
図５は、撮像領域に被写体が含まれる時の、硬貨表面からの反射光と透明部表面からの反射光を模式的に示した図である。制御部３４は、タイミングセンサ８のタイミング信号に応じて、光照射部２１に照射信号を出力し、照明光を透明部６の支持面６ａを通過する硬貨表面Ｍに照射させ、撮像領域からの反射光を撮像素子２２に受光させる。そして、識別処理部３６は、硬貨表面の凹凸パターンを含む陰影を表した画像データを被写体画像データとして記憶部３３に記憶させる。

図６は、補正画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。また、図７は、被写体画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。図８は、識別画像データに基づいて表された、反射光レベルの波形を示すグラフである。図６〜８はそれぞれ、横軸が図４及び図５における撮像領域のｘ方向の位置を示し、縦軸がｘ方向の位置に対応する反射光のレベルを示している。また、図７及び８において矢印で示す部分は、位置ｘに対応する硬貨表面に相当する範囲を示している。

図６に示すように、この波形は、透明部６の支持面６ａからの反射光の成分のみであることを示している。

図７に示すように、この波形は、硬貨表面に相当する領域では、硬貨表面からの反射光の成分に、透明部６の支持面６ａからの反射光の成分が重畳されていることを示している。

識別処理部３６は、被写体画像データから補正画像データを減算することにより、該被写体画像データを補正する。具体的には、補正画像データに基づいて、被写体画像データに基づく反射光レベルから透明部６の支持面６ａからの反射光レベルを減算することにより、図８に示すように、硬貨識別装置１は、透明部６からの反射光の成分をほぼ含まず、硬貨表面からの反射光の成分を含む画像データを得ることができ、この画像データを識別画像データとして出力する。

上記硬貨識別装置においては、撮像対象である硬貨表面に垂直に照明光を照射する構成とした。しかし、光照射部の配置や構成は、これに限定されず、例えば、撮像対象である硬貨表面に斜め方向から照明光を照射する構成としてもよい。
図９は、硬貨識別装置の他の構成例において、透明部における概略平面図である。
図９に示すように、硬貨識別装置１は、透明部の中心部を通る中心軸を中心とする円状の光照射部４１を備えている。光照射部４１は、円周方向に複数の発光素子４２を略等間隔で配置した構成である。発光素子４２としては、例えば、ＬＥＤを用いる。

図１０は、図９の硬貨識別装置の透明部近傍を側面からみた状態を簡略的に示す図である。図１０に示すように、硬貨識別装置１は、光照射部４１と、撮像素子２２と、レンズ２３とを備えている。
光照射部４１に配置された複数の発光素子４２は、各発光素子４２から照射される照明光の光束が透明部６の支持面６ａに対して平行な方向に対して透明部６側に傾斜する方向へ向かう。そして、透明部６の支持面６ａを通過する硬貨表面に対して斜めに照明光が照射される。硬貨表面から反射された反射光は、レンズ２３を介して撮像素子２２に受光される。

上述した実施例では、硬貨を識別する硬貨識別装置の構成を例に説明した。しかし、本発明の被写体識別装置としては、識別対象は硬貨に限定されず、硬貨以外のコインやメダル、その他の板状の金属部材など、表面に凹凸パターンを有する物体の識別に適用することができる。

本明細書は、以下の内容を開示する。
（１）表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置であって、
前記被写体を支持する支持面を有する透明部と、
前記透明部を介して前記被写体の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記被写体の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
前記識別処理部は、前記撮像領域に前記被写体が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記被写体が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う被写体識別装置。
（２）（１）に記載の被写体識別装置であって、
前記識別処理部は、前記補正画像データを記憶する記憶部を備え、前記撮像手段で生成した前記被写体画像データを、前記記憶部に記憶された前記補正画像データによって補正する被写体識別装置。
（３）（２）に記載の被写体識別装置であって、
前記識別処理部は、当該被写体識別装置の製造時に、前記補正画像データを前記記憶部に記憶する被写体識別装置。
（４）（２）に記載の被写体識別装置であって、
前記識別処理部は、当該被写体識別装置のメンテナンスモード時に、前記補正画像データを前記記憶部に記憶する被写体識別装置。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の被写体識別装置であって、
前記識別処理部は、前記被写体画像データから前記補正画像データを減算することにより前記識別画像データを生成する被写体識別装置。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載の被写体識別装置であって、
前記被写体を搬送する搬送部を備え、
前記透明部の支持面が前記搬送部の一部を構成し、
前記透明部は、前記支持面とは反対側の面に反射防止膜を有する被写体識別装置。
（７）（１）から（６）のいずれか１つに記載の被写体識別装置であって、
前記搬送部は、前記被写体の搬送をガイドするガイド溝を備える被写体識別装置。
（８）表面に凹凸パターンを有する硬貨を識別する硬貨識別装置であって、
前記硬貨を支持する支持面を有する透明部と、
前記透明部を介して前記硬貨の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記硬貨の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
前記識別処理部は、前記撮像領域に前記硬貨が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記硬貨が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う硬貨識別装置。

１ 硬貨識別装置
３ 搬送部
６ 透明部
６ａ 支持面
９ 反射防止膜
１１ 搬送装置
２０ 撮像ユニット
２１，４１ 光照射部
２２ 撮像素子
２３ レンズ
Ｍ 硬貨

Claims (8)

1. 表面に凹凸パターンを有する被写体を識別する被写体識別装置であって、
   前記被写体を支持する支持面を有する透明部と、
   前記透明部を介して前記被写体の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
   前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
   前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記被写体の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
   前記識別処理部は、前記撮像領域に前記被写体が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記被写体が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う被写体識別装置。
2. 請求項１に記載の被写体識別装置であって、
   前記識別処理部は、前記補正画像データを記憶する記憶部を備え、前記撮像手段で生成した前記被写体画像データを、前記記憶部に記憶された前記補正画像データによって補正する被写体識別装置。
3. 請求項２に記載の被写体識別装置であって、
   前記識別処理部は、当該被写体識別装置の製造時に、前記補正画像データを前記記憶部に記憶する被写体識別装置。
4. 請求項２に記載の被写体識別装置であって、
   前記識別処理部は、当該被写体識別装置のメンテナンスモード時に、前記補正画像データを前記記憶部に記憶する被写体識別装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の被写体識別装置であって、
   前記識別処理部は、前記被写体画像データから前記補正画像データを減算することにより前記識別画像データを生成する被写体識別装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の被写体識別装置であって、
   前記被写体を搬送する搬送部を備え、
   前記透明部の支持面が前記搬送部の一部を構成し、
   前記透明部は、前記支持面とは反対側の面に反射防止膜を有する被写体識別装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の被写体識別装置であって、
   前記搬送部は、前記被写体の搬送をガイドするガイド溝を備える被写体識別装置。
8. 表面に凹凸パターンを有する硬貨を識別する硬貨識別装置であって、
   前記硬貨を支持する支持面を有する透明部と、
   前記透明部を介して前記硬貨の前記表面に照明光を照射する光照射部と、
   前記透明部の少なくとも一部を含む撮像領域を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
   前記撮像手段が生成した画像データを利用して、前記硬貨の識別処理を行う識別処理部と、を備え、
   前記識別処理部は、前記撮像領域に前記硬貨が存在する時に前記撮像領域を撮像して生成した被写体画像データを、前記撮像領域に前記硬貨が存在しない時に該撮像領域を撮像して生成した補正画像データによって補正した識別画像データに基づいて、前記識別処理を行う硬貨識別装置。

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