JP2598565B2 - 紙葉類認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、現金自動預金機、現金自動支払機及び両替
機などに組込まれる紙葉類認識装置に関する。

特に、搬送された紙葉類の斜行や横ずれを検出するこ
とにより、紙葉類の位置を検知し、検知した紙葉類の位
置情報に応じて、認識処理を行なう紙葉類認識装置に関
する。

（従来の技術） 金融機関等で使用されている現金自動預金機、現金自
動支払機及び両替機などには、紙葉類、即ち紙幣を認識
するための紙葉類認識装置が設けられている。このよう
な紙葉類認識装置により、紙幣の種類、真偽、汚れ、破
損等が検出される。

第２図は、従来の紙葉類認識装置の構成を示すブロッ
ク図である。

図示の装置は、搬送手段１と、印刷パターン読取セン
サ２と、斜行センサ５と、斜行検出部72と、紙葉類端検
知センサ４と、紙葉類端検知部31と、判別手段９等から
成る。

搬送手段１は、搬送路11と、複数の駆動ローラ12a、1
2b等から成る。

搬送路11は、紙幣Ｍの長手方向の幅より少し広い幅を
有する。この搬送路11には、紙幣Ｍが短手方向に１枚ず
つ紙面を水平にして搬送される。

駆動ローラ12a及び12bは、搬送路11の左右にそれぞれ
設けられている。これらの駆動ローラ12a及び12bは、搬
送路11の途中に所定間隔を置いて複数設けられている。

印刷パターン読取センサ２は、紙幣Ｍに照射するため
に搬送路11の下側に配置された光源と、紙幣Ｍからの透
過光を受光するために紙幣Ｍの長手方向、即ち紙幣の搬
送方向と直交する方向に直線状に搬送路11の上側に複数
個配列された受光素子とから成る。この印刷パターン読
取センサ２は、紙幣Ｍの印刷パターンを透過光で検出
し、電気信号として出力する。

紙葉類端検知センサ４は、紙幣Ｍの長手方向の搬送位
置のずれ（横ずれ）を検出するためのものであり、紙幣
Ｍの長手方向に直線状に配列された複数のフォトインタ
ラプタにより構成されている。

斜行センサ５は、紙幣Ｍの斜行を検知するためのセン
サであり、搬送路の左右に固定された２個のフォトイン
タラプタで構成されている。

次に、従来の紙葉類認識装置の動作を説明する。

まず、紙葉類認識装置に搬送されてきた紙幣Ｍは、斜
行センサ５に到達する。斜行検知部72では、斜行センサ
５の出力を監視し、斜行センサ５の左右のフォトインタ
ラプタのうちの一方に紙幣Ｍが到達してから他方に到達
するまでの時間差を計測し、計測された時間差を斜行値
として判別手段９へ出力する。

やがて、紙葉類端検知センサに紙幣Ｍが到達すると、
紙葉類端検知部31では、紙幣Ｍの横ずれ位置を検出する
ため、次のように動作する。紙葉類端検知部31は、紙幣
Ｍが到達してから通過し終るまでの間、紙葉類端検知セ
ンサの各フォトインタラプタの出力を調べ、紙幣の存在
する状態となっているフォトインタラプタのうち、最も
右側のフォトインタラプタの位置を、紙幣Ｍの右端位置
と決定し、そのフォトインタラプタに付与されているセ
ンサ番号を横ずれ値として判別手段９へ出力する。

判別手段９では、印刷パターン読取センサ２を走査し
て獲得した紙幣Ｍの印刷パターンから、斜行検知部72か
ら出力された斜行値と、紙葉類端検知部31から出力され
た横ずれ値とに応じて、紙幣の特徴のあるエリア（注目
するエリア）の切出しを行ない、特徴抽出して印刷パタ
ーンの特徴データを得る。そして、予め用意されている
基準データと得られた特徴データとを比較し、紙幣Ｍの
種類、真偽、汚れ、破損等の判定を行なう。

次に、従来の紙葉類認識装置における斜行検知、横ず
れ検知と、判別手段での印刷パターンの切出し処理につ
いて、第３図に沿って説明する。

第３図は、従来の紙葉類認識装置の動作を説明する図
である。

第３図（ａ）は、紙幣Ｍが斜行して搬送された場合を
図示したものである。斜行センサ５の左右のフォトイン
タラプタへの紙幣Ｍの到達時刻のずれが図示した斜行値
Ｓとして表わされる。印刷パターンの切出し位置は、図
示しない紙葉類端検知センサ４で検知して求めた横ずれ
値と、前記斜行値Ｓに応じて決定される。即ち、判別手
段では、予め用意されている横ずれ値別、更に斜行値別
の切出し位置を示す切出し位置データの中から、該当す
る横ずれ値と斜行値の場合の切出し位置を選択する。１
つの切出し位置は、どの横ずれ値においても、どの斜行
値においても、紙幣Ｍの印刷パターンに対しては、常に
同じ位置となるように設計される。例えば、第３図
（ａ）において、切出しエリアＫは、紙幣Ｍの金属の印
刷パターンＩ（「10000」）を常に切出すように定めら
れた切出し位置を図示したものである。

第３図（ｂ）は、第３図（ａ）と同様に、紙幣Ｍが斜
行して搬送された場合を図示したものである。この図の
紙幣Ｍには、先端部に破損と角折れがあることを示して
いる。この場合にも、２つの斜行センサ５により、斜行
値Ｓが図示のように求められる。また、横ずれについて
は、この紙幣の最右端、即ち第３図（ｂ）に示したＴ点
の位置が求められる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の紙葉類認識装置では、紙葉類に
破損や角折れがある場合、斜行検出と横ずれ検出に誤差
が発生する。例えば、第３図（ｂ）のように紙幣Ｍが左
側を先行して斜行し、斜行センサの左側で検知する紙幣
先端の位置に破損がある場合、斜行検知部72で検知され
る斜行値Ｓは、本来よりも小さい値となる。その結果、
印刷パターンＩと切出しエリアＫとにずれが生じ、抽出
される特徴データは、誤差を含んだものとなる。また、
横ずれ検出においても、第３図（ｂ）のように紙幣Ｍの
右端に角折れがある場合、紙葉類端検知部31で検知され
る紙葉類Ｍの最右端の位置、即ち横ずれ値が本来の位置
よりも図示した長さＥだけ左へずれた位置となる。その
結果、印刷パターンＩと切出しエリアＫとにずれが生
じ、抽出される特徴データは、誤差を含んだものとな
る。

以上のように、従来の紙葉類認識装置では、紙葉類の
破損や角折れによって、斜行検出や横ずれ検出の処理、
つまり紙葉類の位置確定処理において位置検出の誤差が
生じる。

従って、従来の紙葉類認識装置では、偽造紙幣等に対
する厳密な判別を行なおうとすると、前記位置検出の誤
差のためにリジェクト率を低くできなかったり、一方、
その誤差を容認した場合には、判別が甘くなり、偽造紙
幣等の異常な紙葉類をリジェクトできなくなるという問
題があった。

本発明は、以上の点に着目してなされたもので、破損
や角折れのある紙葉類も対象としなければならない紙葉
類認識装置の紙葉類の位置検出誤差の問題を除去し、精
度の高い紙葉類認識装置を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 第１の発明の紙葉類認識装置は、紙葉類を搬送し、搬
送方向と交差する方向に配列された位置検出センサ群に
より、この紙葉類上の印刷パターンを読みとる紙葉類認
識装置において、位置検出センサ群の出力データを走査
し、紙葉類の辺上にあって角付近にない所定距離を隔て
た複数の点の位置を検出する紙葉類端検出手段と、この
複数の点を複数のグループに分け、各グループに属する
点の平均位置を求め、これらの平均位置の差を紙葉類の
斜行位置として求める斜行検知手段と、この斜行検知結
果に基づいて、読み取られた印刷パターンを判別する判
別手段とを具備したことを特徴とするものである。

第２の発明の紙葉類認識装置は、紙葉類を搬送し、搬
送方向と交差する方向に配列された位置検出センサ群に
より、この紙葉類上の印刷パターンを読みとる紙葉類認
識装置において、位置検出センサ群の出力データを走査
し、紙葉類の辺上にあって角付近にない所定距離を隔て
た複数の点の位置を検出する紙葉類端検出手段と、この
複数の点に対し、誤差を最小とする直線を当てはめ、こ
の直線の傾きを紙葉類の斜行値として求める斜行検知手
段と、この斜行結果に基づいて、読み取られた印刷パタ
ーンを判別する判別手段とを具備したことを特徴とする
ものである。

第３の発明の紙葉類認識装置は、紙葉類を搬送し、搬
送方向と交差する方向に配列された位置検出センサ群に
より、この紙葉類上の印刷パターンを読みとる紙葉類認
識装置において、位置検出センサ群の出力データを走査
し、紙葉類の辺上にあって角付近にない所定距離を隔て
た複数の点に対し、直線を当てはめ、直線からのずれが
小さい点を選択する標本点選択手段と、この選択された
点の位置に基づいて紙葉類の位置を確定する位置確定手
段と、この確定された位置に応じて、読み取られた印刷
パターンを判別する判別手段とを具備したことを特徴と
するものである。

第４の発明の紙葉類認識装置は、紙葉類を搬送し、搬
送方向と交差する方向に配列された位置検出センサ群に
より、この紙葉類上の印刷パターンを読みとる紙葉類認
識装置において、位置検出センサ群の出力データを走査
し、紙葉類の角付近にない長辺上の数個の点の位置およ
び短辺上の数個の点の位置を検出する紙葉類端検出装置
と、検出された長辺上の各点および短辺上の各点に対
し、誤差を最小とする互いに直交する直線を当てはめ、
この直線の傾きおよび位置により葉類の位置を確定する
位置確定手段と、この確定された紙葉類の位置に応じ
て、読み取られた印刷パターンを判別する判別手段とを
具備したことを特徴とするものである。

（作用） 本発明の紙葉類認識装置は、紙葉類の搬送方向と交差
する方向の位置を検出できる位置検出センサ群の出力デ
ータを走査し、紙葉類の辺上にあって角付近にない多数
の点が広範囲に亘って求められる。

そして、これらの多数の点の位置に基づいて、紙葉類
の位置及び斜行量が確定される。従って、紙葉類の一部
分に破損等がある場合にも、このような破損の影響を受
けずに正確な位置及び斜行量が得られる。

この結果、紙葉類の認識率の向上を図ることができ
る。

第１の発明では、紙葉類端検出手段で、紙葉類のある
辺上の複数の点の位置を検出し、斜行検出手段で、当該
辺上の複数の点を辺の一端側と他端側とに２分割し、一
端側の点の平均位置Ａと他端側の平均位置Ｂとを求める
ことにより、紙葉類の辺上の各点に含まれる紙葉類の破
損による誤差の影響を低減し、斜行成分を、平均位置Ａ
と平均位置Ｂとのずれの形で有効に抽出する。

第２の発明では、紙葉類端検出手段で、紙葉類のある
辺上の複数の点の位置を検出し、斜行検出手段で、当該
辺上の各点に理想的な辺として直線を当てはめ、当該直
線を、各点からのずれが全体として最小になるように定
めることによって紙葉類の辺上の各点に含まれる紙葉類
の破損、角折れによる影響を低減させ、斜行成分を当該
直線の傾きの形で有効に抽出する。

第３の発明では、紙葉類端検出手段で、紙葉類の辺上
の複数の点の位置を検出し、標本点選択手段で、それら
の複数の点に対し直線を当てはめ、当該直線からのずれ
の少ない点を選択し、選択した点の位置を基に紙葉類の
位置を確定する。従って、紙葉類に破損や角折れがある
場合には、破損部分や角折れ部分を除外した残りの部分
で紙葉類の位置を確定する。

第４の発明では、位置確定手段において、紙葉類端検
出手段で、検出した紙葉類の長辺上の数点の位置と短辺
上の数点の位置に対し、互いに直交する直線を当該直線
と各点との誤差が最小となるように当てはめ、当該直線
の傾きと位置とにより、紙葉類の位置を確定する。即
ち、紙葉類の角の位置を用いずに辺の位置のみから紙葉
類の位置を確定する。

（実施例） 第１図は、本発明の第１実施例と第２実施例を示すブ
ロック図である。

まず、第１の実施例について説明する。この第１の実
施例は、第１の発明に係るものである。

図示の装置は、搬送手段１と、光センサ群３と、画像
データ格納部20と、紙葉類端検出手段32と、斜行検知手
段54と、横ずれ検出部71と、判別手段60等から成る。

搬送手段１は、搬送路11と、複数の駆動ローラ12a、1
2b等から成る。搬送路11は、紙幣Ｍの長手方向の幅より
少し広い幅を有する。この搬送路には、紙幣Ｍが短手方
向に１枚ずつ紙面を水平にして搬送される。駆動ローラ
12a及び12bは、搬送路11の左右にそれぞれ設けられ、搬
送方向に所定間隔を置いて複数設けられている。

光センサ群３は、紙幣Ｍの下側に配置され紙幣Ｍに照
射する光源と、紙幣Ｍの長手方向、即ち紙幣の搬送方向
と直交する方向に直線状に紙幣Ｍの上側に複数配列され
た受光素子とから成る。各受光素子は、紙幣からの透過
光の強弱を電気信号の強弱として出力する。この光セン
サ群３は、紙幣Ｍの各辺上の位置を検出する位置検出手
段として兼用される。

画像データ格納部20は、メモリで構成され、光センサ
群を走査して読み取った紙幣Ｍの画像データを格納す
る。

次に、この発明の紙葉類認識装置の動作を説明する。

まず、画像データ格納部20は、光センサ群３の出力を
監視し、光センサ群３へ紙幣Ｍが到達し、光センサ群３
の個々の光センサのうちいずれかが紙幣介在状態となっ
た時点から、紙幣Ｍが所定距離走行する毎に光センサ群
３を走査し、光センサ群３の出力を順次メモリに格納し
ていく。やがて紙幣Ｍが光センサ群３を通過した時点で
は、画像データ格納部20のメモリには、紙幣Ｍ全体の光
センサ群の出力データ、即ち、画像データが得られる。

次に、紙葉類端検出手段32では、得られた画像データ
をもとに紙葉類の長辺及び短辺の位置が検出される。紙
葉類端検出手段の１つ、長辺検出部33について、まず説
明する。

第４図は、本発明の紙葉類認識装置の動作を説明する
図である。

第４図（ａ）は、画像データ格納部に格納されている
紙幣Ｍの画像データを示したものである。X1軸は、紙幣
の搬送方向と逆向きの軸、X2軸は、光センサ群の配列方
向の軸である。

点Ｐは、紙幣Ｍ上で一番最初に光センサ群へ到達した
位置を示したものである。点Ｑは、紙幣Ｍ上で一番最後
に光センサ群から離脱した位置を示したものである。

まず、長辺検出部33では、紙葉類が右側を先行して斜
行したのか左側を先行して斜行したのかを確定するため
に点ＰのX2軸方向の位置を確認する。そして、もし、搬
送路のX2軸方向の中央よりも左側に点Ｐが存在する場合
には、紙葉類が左側を先行して斜行したと確定する。も
し、搬送路のX2軸方向の中央又は中央よりも右側に点Ｐ
が存在する場合には、紙葉類が右側を先行して斜行した
と確定する。第４図（ａ）の場合には、点Ｐが左側にあ
るので、紙葉類が左側を先行して斜行したと確定する。
次に、長辺検出部では、前側の長辺の検出を行なうため
の基準点R10を以下のように定める。もし、紙葉類が左
側を先行していたとするならば、点Ｐの位置からX1軸方
向に予め定められた距離D1だけ移動した位置でX2軸方向
に見て紙葉類上の左端の位置を基準点R10と定める。も
し、紙葉類が右側を先行していたとするならば、点Ｐの
位置からX1軸方向に予め定められた距離D1だけ移動した
位置でX2軸方向に見て紙葉類上の右端の位置を基準点R1
0と定める。第４図（ａ）の例では、紙葉類が左側を先
行させて斜行していた場合であるので、基準点R10は図
示した位置となる。ここで、距離D1を確保する理由は、
紙葉類の角折れ部分をさけて、角折れに影響しない基準
点が決定されるようにするためである。

基準点R10が定まると、前側の長辺上の所定個数（例
えば、10個）の点が次のように求められる。

もし、紙葉類が左側を先行していたとするならば、前
側の長辺上の第１点目R20は、基準点R10からX2軸方向に
（右側に）予め定められた距離D2だけ移動した位置でX1
軸方向に見て紙葉類上の前端の位置とし、第１点目R20
からX2軸方向に（右側に）所定間隔移動する毎に、当該
移動した位置でX1方向に見て紙葉類上の前端の位置を求
め、求めた各位置を順に第２点目R21、第３点目R22、
…、第10点目R29とする。もし、紙葉類が右側を先行し
ていたとするならば、前側の長辺上の第１点目R20は、
基準点R10からX2軸方向とは正反対の方向（左側）に予
め定められた距離D2だけ移動した位置でX1軸方向に見て
紙葉類上の前端の位置とし、前側の長辺上の第２点目R2
1、第３点目R22、…、第10点目R29は、第１点目R20の位
置からX2軸方向と正反対の方向（左側）に所定間隔移動
する毎に、当該移動した位置でX1軸方向に見た時の紙葉
類上の前端の位置とする。

以上のようにして、紙葉類の前側の長辺上のX2軸方向
に相互に所定距離を隔てた10個の点R20〜R29の各X1軸座
標が求められる。

次に、紙葉類端検出手段のうち、紙葉類の先行してい
る側の短辺の検出方法について説明する。例えば、第４
図（ａ）のように紙葉類が左側を先行してきた場合にお
いて、短辺（左）検出部36では、長辺（前）検出部33と
同様に点Ｐの位置からX1軸方向に予め定められた距離D1
だけ移動した位置でX2軸方向に見て紙葉類上の左端の位
置を基準点R10と定める。そして、基準点R10を紙葉類の
左側の短辺上の第１点目とし、更に第１点目R10からX1
軸方向に所定間隔移動する毎に、当該移動した位置でX2
軸方向に見て紙葉類上の左端の位置を求め、求めた各位
置を順に第２点目R11、第３点目R12、第４点目R13とす
る。

一方、紙葉類が右側を先行してきた場合において、短
辺（右）検出部35では長辺（前）検出部33と同様に点Ｐ
の位置からX1軸方向に予め定められた距離D1だけ移動し
た位置でX2軸方向に見て紙葉類上の右端の位置を基準点
R10と定める。そして、基準点R10を紙葉類の右側の短辺
上の第１点目とし、更に第１点目R10からX1軸方向に所
定間隔移動する毎に、当該移動した位置でX2方向に見て
紙葉類上の右端位置を求め、求めた各位置を順に第２点
目R11、第３点目R12、第４点目R13とする。

以上、紙葉類の前側の長辺と先行側の短辺について、
当該辺上の各点の求め方について説明したが、紙葉類の
後側の長辺と遅延側の短辺についても、前後方向を逆方
向に扱えば、同様に当該辺上の各点を求めることができ
る。即ち、今までの説明で最前点として用いていた点Ｐ
の代わりに最後点Ｑを用い、また、X1軸方向と記したと
ころは、X1軸とは正反対の方向とし、先行側と記したと
ころは遅延側として同様に求められることは明らかであ
る。

横ずれ検出部71では、短辺（左）検出部36で得た紙葉
類の左側の短辺上の各点R10〜R13の平均位置Ｃを求め、
求められた平均位置ＣのX2軸座標を横ずれ値として判別
手段60へ出力する。

以下は、第１の発明に係る部分である。

斜行検知手段54では、紙葉類端検出手段32で得られた
紙葉類の辺上の点から次のようにして斜行値を求める。

紙葉類の長辺上の10個の点R20〜R29のうち、先行側の
５個の点R20〜R24のX1軸上の平均位置Ａと、残りの５個
の点R25〜R29のX1軸上の平均位置Ｂとを求め、両者の平
均位置のずれ（ＡとＢの差の絶対値）|A−B|を斜行値と
する。

例えば、第６図のように、R20〜R29の座標が求められ
ていたとする。この場合には、R20〜R24のX1軸上の平均
位置Ａ＝（１＋２＋…＋５）/5＝３、R25〜R29のX1軸上
の平均位置Ｂ＝（６＋９＋８＋９＋10）/5＝8.4とな
り、斜行値は|A−B|＝5.4と求められる。

判別手段60では、斜行検知手段54から出力された斜行
値と先行方向と、横ずれ検出部から出力された横ずれ値
とに基づいて、画像データを処理し判別を行なう。ま
ず、画像データに対し、次のような切出し処理が行なわ
れる。判別手段60は、予め用意されている先行方向別、
斜行値別、更に横ずれ値別の切出し位置を示す切出し位
置データの中から斜行検知手段54の結果と、横ずれ検出
部の結果とに該当する先行方向、斜行値、横ずれ値の場
合の切出し位置を選択する。

次に、選択した切出し位置に従って画像データの切出
しを行なう。そして、切出された画像データに対し、特
徴抽出を行ない、印刷パターンの特徴データを得る。得
られた特徴データと、予め用意されている基準データと
を比較し、紙葉類の判別結果（例えば、紙葉類の真偽判
別結果）を得る。

この実施例で述べた斜行検知手段54では、紙葉類の前
側の長辺上の10個の点R20〜R29のX1軸座標を基にして斜
行値を求めたが、紙葉類の短辺上の複数の点のX2軸座標
を基にして斜行値を求めることも可能である。即ち、紙
葉類の短辺上の４個の点R10〜R13のうち、前側の２個の
点R10、R11のX2軸上の平均位置Ｂ′と後側の２個の点R1
2、R13のX2軸上の平均位置Ａ′とを求め、両者の平均位
置のずれ|A′−Ｂ′｜を斜行値とすればよい。

以上述べたことから、斜行検知は、紙葉類の４辺のう
ちいずれを用いても可能であることは明らかである。

また、今まで述べてきた斜行検知手段では、紙葉類の
４辺のうち、いずれか１辺を基にして斜行値を求めるも
のであったが、次のように紙葉類の複数の辺を基にして
斜行値を求めてもよい。例えば、前述のようにして、前
側の長辺上のX1軸方向の平均位置Ａ、Ｂ、及び先行側の
短辺上のX2軸方向の平均位置Ａ′、Ｂ′を求め、次式に
より斜行値を算出する。

斜行値＝α|A−B|＋β|A′−Ｂ′｜ ここで、α、βは、負でない重み係数であり、長辺側と
短辺側にどの程度の重み付をして斜行値を求めるかによ
って、予め設計された値である。尚、上式では、Ａ−Ｂ
とＡ′−Ｂ′に対してそれぞれ絶対値をとったが、斜行
により表わされる差Ａ−ＢとＡ′−Ｂ′が同符号となる
ようにＡとＡ′、ＢとＢ′の対応を決めるならば、次式
により求めてもよい。

斜行値＝α（Ａ−Ｂ）＋β（Ａ′−Ｂ′） 以上の例から、斜行検知手段では、紙葉類の複数の辺
を基にして斜行値を求めることも可能なことは明らかで
ある。

また、平均位置Ａ、Ｂは、X1軸座標の算術平均として
説明したが、X1軸座標の合計値としてもよいことは勿論
である。このように、平均位置Ａ、Ｂなる表現は、広義
の意味で合計値の意味をも含むものであることを述べて
おく。

次に、第２の実施例について説明する。この第２の実
施例は、第２の発明に係るものである。

第２の実施例は、第１の実施例と同様に第１図のブロ
ック図で示される。第１図において、搬送手段１と、光
センサ群３と、画像データ格納部20と、紙葉類端検出手
段32と、横ずれ検出部71と、判別手段60の詳細について
は、第１の実施例と同じため、説明を省略する。

第１の実施例との相違点は、斜行検知手段54にある。
斜行検知手段54では、まず、紙葉類端検知手段32から紙
葉類の先行方向と、辺上の点の座標値を入力する。次
に、斜行検知手段54は、紙葉類の前側の長辺上の各点に
対し、誤差を最小とする直線を当てはめ、当該直線の傾
きを紙葉類の斜行値として求め、判別手段60へ出力す
る。

次に、斜行検知手段での処理を具体的に示す。

まず、第１の実施例で説明した第４図（ａ）のよう
に、紙葉類端検出手段によって紙葉類の前側の長辺上の
10個の点が求められ、当該10個の点のX2軸座標とX1軸座
標とが第６図に示す値であったとする。

第４図（ｂ）は、この10個の点をプロットしたグラフ
である。これらの長辺上の10個の点の位置関係を直線X1
＝aX2＋ｂで表わすと、直線の傾きａは最小２乗法によ
り、 ａ＝（ｎΣX1X2−ΣX1ΣX2）／ （ｎΣX2X2−ΣX2ΣX2） （但し、ｎはデータ数。Σはデータｎ個の総和を意味す
る。） 従って、 ａ＝（10×2280−57×325）／（10×12625−325×325） ＝0.207 以上のように求められる。斜行検知手段54は、求められ
た直線の傾きの値ａ＝0.207を紙葉類の斜行値として判
別手段60へ出力する。

以上述べた第２の実施例では、最小２乗法を用いてい
る。つまり、直線X1＝aX2＋ｂを当てはめた場合の直線
の当てはまりの良し悪しの尺度として各点と直線とのX1
軸座標上の誤差の２乗和Σｅ²＝Σ｛X1−（aX2＋ｂ）｝
²を用い、Σｅ²を最小とする直線の傾きαを求めてい
る。このような直線と辺上の各点との誤差の評価尺度と
しては、必ずしもΣｅ²を用いることはない。例えば、
各点と直線とのX1軸座標上のずれの大きさの和Σ|e|＝
Σ|X1−（aX2＋ｂ）｜をΣｅ²の代わりに用いてもよ
い。この場合、直線の傾きａは、次のようにして近似的
に求めることができる。紙葉類の斜行、横ずれによって
ａ、ｂのとりうる範囲をそれぞれａ_min≦ａ≦ａ_max、ｂ
_min≦ｂ≦ｂ_maxとする。また、Σ|e|をａ、ｂの関数と
みなしてＥ（ａ、ｂ）と表わすことにする。

手順１） Ｅ（ａ_min、ｂ_min）とＥ（ａ_max、ｂ_min）を
求める。

手順２） Ｅ（ａ_min、ｂ_min）＞Ｅ（ａ_max、ｂ_min）で
ある場合には、（ａ_max＋ａ_min）/2の値を新たにａ_min
とする。それ以外の場合には、（ａ_max＋ａ_min）/2を新
たにａ_maxとする。

手順３） Ｅ（ａ_min、ｂ_min）とＥ（ａ_min、ｂ_max）を
求める。

手順４） Ｅ（ａ_min、ｂ_min）＞Ｅ（ａ_min、ｂ_max）で
ある場合には、（ｂ_max＋ｂ_min）/2の値を新たにｂ_min
とする。それ以外の場合には、（ｂ_max＋ｂ_min）/2の値
を新たにｂ_maxとする。

手順５） ａ_maxとａ_minの差が所定値以下であり、且つ
ｂ_maxとｂ_minの差が所定値以下の場合、手順６へ進む。
それ以外の場合には、手順１へ戻る。

手順６） ａ＝ａ_min、ｂ＝ｂ_minと決定し、終了する。

以上のようにして、手順１〜５を数回反復すると、ａ
_minとａ_maxはある１つの値に収束し、またｂ_minとｂ_max
もある１つの値に収束する。そして、両者とも、あるレ
ベルまで収束すると、手順６に進み、ａ、ｂが定まる。
このような方法によって、直線と辺上の各点との誤差を
最小とする直線の傾きａを近似的に求めることも可能で
ある。

上述した第２の実施例では、紙葉類の前側の長辺上の
点をもとにして斜行値を求めていたが、後側の長辺上の
点や短辺上の点をもとにして同様に斜行値を求められる
ことは明らかである。

次に、第３の実施例について説明する。この第３の実
施例は、第３の発明と第４の発明に係るものである。

第５図は、第３の実施例を示すブロック図であり、第
６図は長辺上の点に対する計算例を示す図、第７図は短
辺上の点に対する計算例を示す図である。

第５図において、搬送手段１と、光センサ群３と、画
像データ格納部20と、紙葉類端検出手段32と、判別手段
60の詳細については、第１の実施例と同じであるため、
説明を省略する。

第１の実施例との相違点及び第２の実施例との相違点
は、標本点選択手段40と、位置確定手段81にある。

標本点選択手段40は、回帰直線算出部41と、誤差演算
部42と、標本点選択部43とから成る。位置確定手段81
は、回帰直線算出部51と、原点確定部52と、斜行検知部
53とから成る。

標本点選択手段40では、まず紙葉類端検出手段32から
紙葉類の先行方向と辺上の点の座標値を入力する。次
に、標本点選択手段40の回帰直線算出部41で、紙葉類の
前側の長辺上の各点に対し誤差を最小とする直線を求め
る。次に、誤差演算部42で、求められた直線と各点との
誤差を各点ごとに求める。次に、標本点選択部43では、
誤差演算部42で求めた各点ごとの誤差を調べて誤差が大
きい点を除いた所定個数の点を選択し、選択した点の座
標値を位置確定手段81に出力する。

以下は、第３の発明に係る部分である。

標本点選択手段40では、以上述べた紙葉類の長辺上の
各点についての選択と同様に、紙葉類の先行側の短辺に
ついても標本の選択が行なわれ、短辺上の選択した座標
値も位置確定手段81に出力する。

位置確定手段81は、以下のように動作する。まず、位
置確定手段81の回帰直線算出部51で、標本点選択手段40
で選択された紙葉類の前側の長辺上の各点と先行側の短
辺上の各点に対し、誤差を最小とする互いに直交する２
直線を当てはめる。原点確定部52は、２直線の好転の位
置を紙葉類の原点位置として求め、求めた交点の座標値
を判別手段60に出力する。

斜行検知部53は、回帰直線算出部51で求めた２直線の
傾きの大きさを斜行量として判別手段60へ出力する。

標本点選択手段40について具体例を示す。

第１の実施例と同様に、紙葉類端検出手段32で紙葉類
の前側の長辺上の10個の点の座標値が第４図のように求
められているとする。まず、標本点選択手段40の回帰直
線算出部41で、これら10個の点に当てはまる直線が次の
ようにして求められる。直線の式をX1＝aX2＋ｂとする
と、ａ、ｂは、最小２乗法により、 ａ＝（ｎΣX1X2−ΣX1ΣX2）／ （ｎΣX2X2−ΣX2ΣX2） ＝（10×2280−57×325）／（10×12625−325×325） ＝0.20727 ｂ＝（ΣX1−ａΣX2）/n ＝（57−0.20727×325）/10 ＝−1.036 （ここで、ｎはデータ数。Σはデータｎ個の総和を意味
する。） となり、紙葉類の前側の長辺上の各点に対する誤差の自
乗和を最小とする直線が求められる。次に、誤差演算部
42では、求められた直線X1′＝0.20727X2′−1.036と各
点のX1軸上のずれの自乗値、即ち自乗誤差ｅ²＝（X1−X
1′）²を各点毎に求め、第６図に示すｅ²の値が得られ
る。次に、標本点選択部43では、誤差演算部42で求めた
各点の自乗誤差を調べ、自乗誤差の一番大きいR26と２
番目に大きいR29の２個の点を除いた８個の点の座標値
を位置確定手段81に出力する。

標本点選択手段40では、紙葉類の先行側の短辺上のR1
0〜R13の４点についても、直線が求められ、各点の自乗
誤差を算出し、自乗誤差の最も大きい点（同値の場合は
若い番号の付与された点）例えば、R10を除いた３個の
点R11〜R13の座標値も位置確定手段81に出力する。

次に、位置確定手段81について、詳細に説明する。

以下は、第４の発明に係る部分である。

まず、長辺上の点と短辺上の点にあてはまる直交する
２つの直線を求める場合の理論を示す。

直交する２直線を、 X1＝aX2＋ｂ X2＝aX1＋ｃ とする。ここで、ａ、ｂ、ｃは、未知の定数である。直
線に対応するｎ個の点と直線とのずれの自乗和をS1
とし、直線２に対応するｍ個の点と直線とのずれの自
乗和をS2とすると、 S1＝Σⁿ（X1−aX2−ｂ）² S2＝Σ^m（X2−aX1−ｃ）² ここで、Σⁿ、Σ^mは、それぞれｎ個の総和、ｍ個の総和
を意味するものとする。

S1とS2をそれぞれ定数γ、β（γ≧０、δ≧０）で重
み付けして加算した値を、自乗誤差Ｓとすると、 Ｓ＝γS1＋δS2 定数γ、δは、直線に対応するｍ個の点よりも直線
に対応するｎ個の点に重みを持たせて直線を求めたい
場合には、γ＞δ、逆に直線に対応するｎ個の点より
も直線に対応するｍ個の点に重みを持たせて直線を求
めたい場合にはγ＜δという具合に設計する。

未知の定数ａ、ｂ、ｃの値について、自乗誤差Ｓが最
小となる条件は、 ∂S/∂ａ＝０ ∂S/∂ｂ＝０ ∂S/∂ｃ＝０ 〜を解いて、ａ、ｂ、ｃを求めると、 ａ＝｛γ（ΣⁿX1X2 −ΣⁿX1ΣⁿX2/n） −δ（Σ^mX1X2 −Σ^mX1Σ^mX2/m）｝／ ｛γ（ΣⁿX2X2 −ΣⁿX2ΣⁿX2/n） ＋δ（Σ^mX1X1 −Σ^mX1Σ^mX1/m）｝ ｂ＝（ΣⁿX1−ａΣⁿX2）/n ｃ＝（Σ^mX2＋ａΣ^mX1）/m となる。

次に、位置確定手段81の動作について、具体例で説明
する。

まず、標本点選択手段から長辺上の点R20〜R29のうち
２個の点R26とR29を除いた８個の点と、短辺上のR10〜R
13のうち、１個の点R10を除いた３個の点についてその
座標値がそれぞれ第６図と第７図で示す値で入力された
とする。位置確定手段81の回帰直線算出部51では、長辺
上のｎ′＝８個の点に直線を対応させ、短辺上のｍ＝
３個の点に直線を対応させ、各直線を求める。そのた
めにまず、ΣX1、ΣX2、ΣX1X1、ΣX2X2、ΣX1X2が長辺
と短辺についてそれぞれ第６図（右下側）と第７図（右
下側）のように算出される。次に、〜式の右辺の計
算を行なってａ、ｂ、ｃを求め、（γ＝δ＝１と設計し
てあるものとする。） ａ＝｛1370−38×230/8−（81−36×7/3）｝ ／｛8000−230×230/8＋450−36×36/3｝ ＝0.200 ｂ＝（57−0.200×325）/8＝−1.00 ｃ＝（７＋0.200×36）/3＝4.73 となる。以上のようにして、回帰直線が求められる。

原点確定部52では、直線と直線との交点の座標が
求められる。直線と直線との交点の座標は、式と
式を解いて次式で表わされる。

X1＝（ｂ＋ac）／（１＋ａ²） X2＝（ｃ−ab）／（１＋ａ²） 求められたａ〜ｃの値を、式に代入すると、 X1＝（−１＋0.2×4.73）／（１＋0.2²）＝−0.05 X2＝（4.73−0.2×−１）／（１＋0.2²）＝4.74 となる。原点確定部52は、以上のようにして求めた直線
と直線との交点の座標（X1、X2）＝（−0.05、4.7
4）を紙幣の原点として判別手段60へ出力する。

一方、斜行検知部53では、回帰直線算出部51で求めら
れたａ＝0.200の値を紙幣の斜行値として判別手段60へ
出力する。

判別手段60では、予め用意されている原点のX1座標値
別、原点のX2座標値別、更に斜行値別の切出し位置を示
す切出し位置データの中から位置確定手段81の結果に該
当する原点座標値、斜行値の場合の切出し位置を選択
し、選択した切出し位置に従って画像データの切出しを
行ない、切出された画像データに対し、特徴抽出し、得
られた特徴データと、予め用意されている基準データと
を比較し、紙葉類の判別結果を得る。

以上述べた第３の実施例において、標本点選択手段40
は、紙葉類の前側の長辺の点についての取捨選択方法を
詳述したが、紙葉類の他の辺についても当該辺上の点の
取捨選択を同様に行なうことができる。また、誤差演算
部42では、求められた直線と各点との誤差が各点毎に算
出されているが、当該誤差は、紙葉類の破損がある場
合、大きくなる。そこで、直線と各点との誤差を破損判
別の入力として用いることも可能である。この場合の破
損判別は、例えば、次のように行なう。まず、各点毎に
直線との誤差が予め定められた基準点よりも大きい値か
否かを比較する。比較結果で誤差が基準点よりも大きか
った点の個数が所定個数以上あった場合には、その紙葉
類は破損ありと判定する。

上述した第３の実施例の誤差演算部42では、直線とX1
軸上のずれの自乗ｅ²を誤差として求めていたが、例え
ば、ｅ²の代わりにｅの絶対値等を用いることも可能で
あり、ｅ²に限定されないことは明らかである。

上述した第３の実施例の位置確定手段81では、紙葉類
の前側の長辺と先行側の短辺について２直線を当ては
め、紙葉類の位置を確定していたが、紙葉類の他の相隣
り合う長辺と短辺の組み合わせの場合にも同様にして紙
葉類の位置を確定できることは明らかである。

また、同様にして３辺以上の辺を用いて紙葉類の位置
を確定することもできる。例えば、４辺すべてを用いて
紙葉類の位置を確定する場合には、４直線の式を立てて
〜式と同様に各定数を求める式を導いておき、位置
確定手段の回帰直線算出部でその式に従って各定数を算
出し、４直線を求めればよい。

この場合の原点確定部52では、４つの交点を求めるこ
とができるが、４つの交点のうち１点のみを原点として
もよいし、複数の原点を設定してもよい。例えば、４つ
の交点のうち、紙葉類の前側の左右の角に対応する２つ
の交点を原点とし、判別手段では、２つの原点を次のよ
うに使い分ける。画像データから切出すエリアが搬送路
の右側の場合には右側の原点を用い、逆に画像データか
ら切出すエリアが搬送路の左側の場合には、左側の原点
を用いる。このように、切打すエリアによって紙葉類の
原点を変える。紙幣などの紙葉類には、水にぬれたこと
があったり、しわが伸ばされていないために縮んでいる
ものがあり、上述のように、複数の原点を用いて原点と
切出しエリアの距離をなるべく離さないよう配慮するこ
とにより、このような縮んだ紙幣であっても、切出し位
置のずれを最小限に抑えることが可能となる。

以上の第３の実施例では、原点の位置として直線と直
線の交点の原点としていたが、原点としては、必ずしも
直線の交点である必要はない。例えば、前述した４つの
交点の重心を原点としてもよい。また、もう１つの例と
して、式と式で求めた定数ｂ、ｃを原点としてもよ
い。なぜなら、定数ｂは、直線のX1軸方向の位置を示
す値であり、定数Ｃは直線のX2軸方向の位置、即ち紙
葉類のX2軸方向の位置を示す値だからである。

上述した第３の実施例の位置確定手段では、長辺に対
応する直線と短辺に対応する直線の傾きを示す定数ａ
は、長辺上の点と短辺上の点の両方を用いて求めていた
が、式においてδ＝０、γ＞０とする等により長辺か
短辺の一方のみを用いて傾きａを求めることができるこ
とも明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の紙葉類認識装置によれ
ば、紙葉類の辺上にあって角付近にない多数の点を広範
囲に亘って求め、これらの多数の点の位置に紙葉類の位
置及び斜行量を確定するようにしたので、次のような効
果がある。

即ち、紙葉類の一部分に破損等がある場合にも、この
ような破損の影響を受けずに正確な位置及び斜行量を得
ることができる。この結果、紙葉類の認識率の向上を図
ることができる。

第１の発明によれば、紙葉類の辺上の複数の点のう
ち、一端側の数点の平均位置と、他端側の残りの点の平
均位置をそれぞれ求め、紙葉類の斜行を２つの平均位置
の差で検出するようにしたため、たとえ紙葉類の辺上の
一部分に破損があったとしても、破損の影響を受けにく
く、確実な斜行検出を行なうことができる。

第２の発明によれば、紙葉類の辺上の複数の点に対
し、誤差を最小とする直線を求め、紙葉類の斜行を当該
直線の傾きで検出するようにしたため、紙葉類の辺上の
局所的な破損が従来のように直接影響することがなく、
確実な斜行検出を行なうことができる。

第３の発明によれば、紙葉類の辺上の複数の点に対
し、直線からのずれの少ない点のみを選択して、選択し
た点から紙葉類の位置を検出するようにしたため、たと
え紙葉類に破損や角折れがあったとしても、破損部分や
角折れ部分を除外した残りの部分で紙葉類の位置が検出
されることになり、破損や角折れの影響を直接受けるこ
とができなく、紙葉類の確実な位置検出を行なうことが
できる。

第４の実施例によれば、紙葉類の長本上の各点と短辺
上の各点に対し、誤差を最小とする互いに直交する直線
を当てはめ、紙葉類の位置を当該直線の傾きと位置によ
り検出するようにしたため、紙葉類に破損や角折れがあ
っても、影響を受けにくく、確実な位置検出を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１及び第２実施例の紙葉類認識装置
のブロック図、第２図は従来の紙葉類新式装置のブロッ
ク図、第３図は従来の紙葉類認識装置の動作を説明する
図、第４図は本発明の紙葉類認識装置の動作を説明する
図、第５図は本発明の第３実施例の紙葉類認識装置のブ
ロック図、第６図は長辺上の点に対する計算例を示す
図、第７図は短辺上の点に対する計算例を示す図であ
る。 １……搬送手段、３……光センサ群（位置検出セン
サ）、11……搬送路、12a、12b……駆動ローラ、20……
画像データ格納部、32……紙葉類端検出手段、33……長
辺（前）検出部、34……長辺（後）検出部、35……短辺
（右）検出部、36……短辺（左）検出部、40……標本点
選択手段、41……回帰直線算出部、42……誤差演算部、
43……標本点選択部、51……回帰直線算出部、52……原
点確定部、53……斜行検知部、54……斜行検知手段、60
……判別手段、71……横ずれ検出部、80、81……位置確
定手段。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙葉類を搬送し、搬送方向と交差する方向
   に配列された位置検出センサ群により、この紙葉類上の
   印刷パターンを読みとる紙葉類認識装置において、 位置検出センサ群の出力データを走査し、紙葉類の辺上
   にあって角付近にない所定距離を隔てた複数の点の位置
   を検出する紙葉類端検出手段と、 この複数の点を複数のグループに分け、各グループに属
   する点の平均位置を求め、これらの平均位置の差を紙葉
   類の斜行位置として求める斜行検知手段と、 この斜行検知結果に基づいて、読み取られた印刷パター
   ンを判別する判別手段とを具備したことを特徴とする 紙葉類認識装置。
2. 【請求項２】紙葉類を搬送し、搬送方向と交差する方向
   に配列された位置検出センサ群により、この紙葉類上の
   印刷パターンを読みとる紙葉類認識装置において、 位置検出センサ群の出力データを走査し、紙葉類の辺上
   にあって角付近にない所定距離を隔てた複数の点の位置
   を検出する紙葉類端検出手段と、 この複数の点に対し、誤差を最小とする直線を当ては
   め、この直線の傾きを紙葉類の斜行値として求める斜行
   検知手段と、 この斜行結果に基づいて、読み取られた印刷パターンを
   判別する判別手段とを具備したことを特徴とする 紙葉類認識装置。
3. 【請求項３】紙葉類を搬送し、搬送方向と交差する方向
   に配列された位置検出センサ群により、この紙葉類上の
   印刷パターンを読みとる紙葉類認識装置において、 位置検出センサ群の出力データを走査し、紙葉類の辺上
   にあって角付近にない所定距離を隔てた複数の点に対
   し、直線を当てはめ、直線からのずれが小さい点を選択
   する標本点選択手段と、 この選択された点の位置に基づいて紙葉類の位置を確定
   する位置確定手段と、 この確定された位置に応じて、読み取られた印刷パター
   ンを判別する判別手段とを具備したことを特徴とする 紙葉類認識装置。
4. 【請求項４】紙葉類を搬送し、搬送方向と交差する方向
   に配列された位置検出センサ群により、この紙葉類上の
   印刷パターンを読みとる紙葉類認識装置において、 位置検出センサ群の出力データを走査し、紙葉類の角付
   近にない長辺上の数個の点の位置および短辺上の数個の
   点の位置を検出する紙葉類端検出装置と、 検出された長辺上の各点および短辺上の各点に対し、誤
   差を最小とする互いに直交する直線を当てはめ、この直
   線の傾きおよび位置により葉類の位置を確定する位置確
   定手段と、 この確定された紙葉類の位置に応じて、読み取られた印
   刷パターンを判別する判別手段とを具備したことを特徴
   とする 紙葉類認識装置。