JP3867845B2 - 認識装置 - Google Patents

Description

［技術分野］
本発明は、画像認識装置に関するものである。具体的には画像処理装置，画像形成装置，画像読み取り装置等において、処理対象の画像データが特定の画像を含むものか否かを認識するための画像認識装置（以下、単に「認識装置」と称することもある）に関する。
［背景技術］
従来の紙幣・有価証券などの偽造に対応するための画像処理システムは、カラー複写機のような画像入力から画像形成までを閉じたシステム内において実施する装置に対して各種のものが提案され、実施されてきた。また、近年のイメージスキャナ等の画像読み取り装置，パーソナルコンピュータ等の画像処理装置及びプリンタ等の画像形成装置の高性能化・低価格化に伴い、開いたシステムでの偽造が社会問題化してきており、それに対する対応策も種々研究されている。
いずれの場合も、基本的な画像認識処理としては、取得した画像データ（入力データ）を画像データ処理部（特徴抽出部）で加工され、画像データ処理部により出力された画像データと、不揮発性メモリにあらかじめ記憶された特定パターンとを比較し、認識結果を制御部に出力する構成となっている。
しかしながら、従来の画像認識システムでは、特定パターンデータは常に不揮発性メモリに記憶されていたため、この不揮発性メモリを解析され、認識対象の画像データ中のどの部分が特定パターンとなっているかを知られてしまうおそれがある。そして、特定パターンが知られていると、認識装置では認識されないように元の画像データに改ざんを加えた状態で複写処理等を実行し、偽造されてしまうおそれがある。また、不揮発性メモリに対して改ざんが行われ、正常な認識処理自体ができなくなるおそれもある。
機密性の高い認識分野、例えば不正複写禁止原稿（紙幣、証券など）に対する認識や、特定の個人であることの認識（指紋照合、筆跡照合、音声認識など）分野においては、上記した解析，改ざんは特に大きな問題となる。
また特定パターンデータを不揮発性メモリに記憶する構成の場合、特定パターンデータの更新が困難という問題がある。すなわち、認識対象の紙幣等が変更・追加した場合には、特定パターンデータもそれに合わせて更新する必要があるが、その更新のためには認識装置自体を回収し、工場等に持ち帰った上で、新たな特定パターンデータを記憶した不揮発性メモリと交換する作業を行う必要があり、莫大な時間と費用を要する。さらに、その交換作業中は、認識処理ができない状態となるので、実用に供し得ない。
本発明は、解析・改ざんされにくく、また、特定パターンデータの更新も容易に行える画像認識装置を提供することを目的としている。
［発明の開示］
この発明による画像認識装置では、紙幣や有価証券の偽造を防止するための画像認識装置であって、与えられた画像データに対し、記憶部に記憶された偽造防止用の辞書データを用いて前記与えられた画像が前記辞書データと適合するかの認識処理をする認識処理部と、前記記憶部に対し、前記辞書データを書き込む手段を備え、前記記憶部に記憶された前記辞書データは、少なくとも電源が投入されていない時には消去されるように構成した。
このようにすると、電源が投入されていないときには、記憶部には認識処理をするための正規の辞書データは格納されていないので、電源が入っていない状態でメモリを取り外して内容を解析されても、辞書データの内容が解析されることはない。また、電源が入っている状態でメモリを取り外すことは、機器全体を損傷するおそれがあるため、通常行われない。従って、解析・改ざんがされるおそれが抑制される。
前記記憶部は揮発性メモリから構成し、前記辞書データの消去は、電源供給の遮断に伴い自動的に行われるように構成すると良い。よく知られているように、揮発性メモリは、電源が供給されている間だけ、その記憶内容を保持するものであるので、揮発メモリに格納された辞書データは、電源ＯＦＦとともに自動的に消失される。よって、特に消去する手段を設ける必要がなくなる。
また、前記記憶部は、書き換え可能メモリから構成し、所定のタイミングで前記記憶部に格納した前記辞書データを消去する手段を設けるようにしてもよい。消去する手段を設けることにより、記憶部に用いるメモリの種類として書き換え可能なメモリを使用可能となり、選択の余地が広がる。また、辞書データの消去のタイミングとしては、電源を落とす（ＯＦＦにする）際でも良いし、認識処理を終了するときでも良い。さらに、認識処理に支障がなければ、電源を投入後、電源をＯＦＦにするまでの間の任意のタイミングをとることができる。もちろん、一旦消去した後で再度辞書データを書き込むことも構わない。さらに、書き換え可能なメモリを使用した場合、電源ＯＦＦの際に、記憶部にダミーの辞書データを格納することが可能となる。これにより、偽造・辞書データの解析をしようとした人に対し、誤った知識を与えることができ、偽造されるおそれを可及的に抑制できる。
さらにまた、前記記憶部の接続状況を監視する手段を備えるとなおよい。稼動中（電源ＯＮ時）に接続状況を監視することにより、記憶部の取り外し、交換その他の不正行為の有無をチェックでき、正しく認識処理をすることができる。そして、不正行為が有った場合には、その旨通知することにより、認識装置が実装された装置本体の機能を停止することにより、例えば偽造などを防止できる。
［発明を実施するための最良の形態］
本発明をより詳細に説明するにあたり、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、本発明に係る認識装置の好適な一実施の形態を示している。同図に示すように、認識対象の画像データは、画像処理部１に与えられる。画像処理部１は、受け取った画像を、ＲＡＭ（ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ等）２を使って２値化，切り出し，特徴抽出を行うようになっている。そして、画像処理部１は、抽出した特徴量と、辞書データメモリ３に格納された特定パターンデータとを比較し、類似度（適合度）を求め、その求めた認識結果をＣＰＵ４に与えるようになっている。そして、それら各部は、データバス５に接続され、データの送受が可能となっている。
ＣＰＵ４は、受け取った認識結果を図外の制御部へ出力し、その制御部において所定の複写等禁止処理をする。すなわち、この認識装置を複写機や画像形成装置に実装した場合には、認識結果が「特定パターンを検出」とすると、解像度を落とした画像を出力したり、塗り潰しなど正常な複写処理・印刷処理を禁止するようになる。また、実装したのが画像読み取り装置の場合には、解像度を落とした画像データに変換して記憶したり、出力禁止物であるという情報を関連付けて記憶するなど各種の手法が採れる。上記した構成並びに処理は、従来と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
ここで本発明では、辞書データメモリ３を揮発性メモリを用いて構成した。さらに、ＣＰＵ４の機能として、図２に示すように、電源ＯＦＦのときは、ＣＰＵ４が辞書データ（特定パターンデータ）を保持しており（図２（ａ）参照）、電源ＯＮした後、ＣＰＵ４は、保有する辞書データを、辞書データメモリ３に対して書き込む（図２（ｂ）参照）。
このようにすると、動作中は、辞書データメモリ３に格納された辞書データを用い、画像処理部１にて高精度な測定が可能となる。そして、電源をＯＦＦにすると、特定パターンデータは揮発性メモリである辞書データメモリ３から自動的に消去（消失）される。そして、この処理の流れを示すと、図３に示すフローチャートのようになる。
なお、ＣＰＵ４に辞書データを保存するに際し、そのままのデータでも良いし、圧縮したり暗号化した状態で保存しても良い。ＣＰＵ４であるので、そのままのデータでも解析される可能性は少ないが、圧縮・保存することにより、セキュリティがより向上する。
また、上記した実施の形態では、ＣＰＵ４内に辞書データを有するようにしたが、本発明はこれに限ることはない。別の一例を示すと、図４に示すように、電源ＯＦＦ時には、ドライバ・ソフトウェア６に辞書データ（特定パターンデータ）を保持させておき（図４（ａ）参照）、図４（ｂ）に示すように、電源がＯＮした後や、或いは、ソフトウェア起動後に、ドライバ・ソフトウェア６からＣＰＵ４に特定パターンデータがダウンロードされる。そして、ダウンロード（データ転送）終了後や、転送しながら、ＣＰＵ４から辞書データメモリ３に対して特定パターンデータを書き込むようにしてもよい。
この場合も、電源がＯＮの間は、辞書データメモリ３内に特定パターンデータが記憶保持されているので、正常な認識処理が行え、電源ＯＦＦと同時に揮発性メモリである辞書データメモリ３内に記憶された情報がなくなるので、電源ＯＦＦ時におけるメモリ内容の解析が不可能となる。
なお、電源ＯＦＦ時のデータの保持の形態としては、上記のもの以外に、データファイルとして保持していても良い。さらには、データの保持方法はそのままでも良いし、圧縮していても良いし、暗号化していても良いのはもちろんである。
図５は、本発明の第２の実施の形態の要部であるＣＰＵ４の機能を示している。すなわち、第１の実施の形態では、ＣＰＵ４は、辞書データメモリ３に特定パターンデータを書き込む処理のみを行っていたが、本形態では、電源投入後、辞書データメモリ３（揮発性メモリ）に特定パターンデータを書き込んだならば（ＳＴ１，ＳＴ２）、その後は所定のタイミングでメモリの接続状態を確認する（ＳＴ３）。この接続状態の確認の具体的な手法としては、例えば一般的なベリファイチェックで良い。また、この所定のタイミングは、認識処理をしている間であったり、或いは認識処理をしていない待機中のいずれでも良い。
そして、辞書データメモリ３が正常に接続されていることを確認した場合には、その辞書データメモリ３に格納され、正常な認識処理が可能と推定できるので正規の認識処理を行う（ＳＴ４）。一方、異常を検出したら処理を終了し、異常を検出したことを図外の制御部に出力する（ＳＴ５）。
係る構成にすると、例えば電源ＯＮ最中に、辞書データメモリ３に対して改ざんされたり、辞書データメモリ３自体が取り外されたり、他のものに交換されてしまうようなことがあっても、係る異常状態を検出できる。従って、その異常を検出した場合には、正常な認識ができないので、複写処理，画像読み取り，画像形成等の本来の装置としての画像処理自体を行わないようにすることにより、偽造等を確実に防止できる。
図６は、本発明の第３の実施の形態の要部であるＣＰＵ４の機能を示している。すなわち、上記した各実施の形態では、辞書データメモリ３として揮発性メモリを用いたが、本実施の形態では、書き換え可能なメモリを用いるようにしている。
すなわち、電源ＯＦＦの状態では、ＣＰＵ４やデバイスドライバ６などに辞書データ（特定パターンデータ）を保持させておき、電源ＯＮとともにその特定パターンデータを辞書データメモリ（不揮発性メモリ）に書き込む（ＳＴ１１，ＳＴ１２）。次いで、その書き込んだ特定パターンデータに基づく認識処理をする（ＳＴ１３）。
そして、電源ＯＦＦ信号をＣＰＵ４が受けると、ＣＰＵ４は辞書データメモリ３の内容を消去する（ＳＴ１４）。このように、電源ＯＦＦの際に積極的に辞書データメモリ３の記憶情報を削除することにより、電源ＯＦＦの際にデータが消去されてメモリ上に存在しないので、解析や改ざんに強くなる。
その後、電源をＯＦＦにする（ＳＴ１５）。この場合に、電源スイッチが切られてから実際に電源が切られるまでの間にメモリの消去を行うので、電源回路に遅延回路もしくはコンデンサを設けて、消去時間分の時間を確保する。なお、特定パターンデータの消去は、上記したように電源ＯＦＦ時に限ることはなく、例えばソフトウェアによって認識している場合には、ソフトウェアの終了時点で辞書データメモリ３の消去を行っても良い。また、電源ＯＦＦ時等に単に特定パターンデータを消去するのではなく、ダミーデータを格納するようにしても良い。このようにダミーデータを格納しておけば、メモリ内容を解析されても問題がない。
さらにまた、このように辞書データメモリとして書き換え可能なメモリを用いるタイプにおいても、第２の実施の形態を基本とし、図７に示すように、電源ＯＮに伴い辞書データメモリ３に特定パターンデータを書き込んだ後（ＳＴ１１，ＳＴ１２）、辞書データメモリ３の接続状態の確認を行い（ＳＴ１６）、その確認結果により認識処理の有無を決定するようにしても良い（ＳＴ１７，ＳＴ１８）。
図８は、本発明の第４の実施の形態を示している。上記した各実施の形態では、パーソナルコンピュータなどを使用した開いたシステムに適用した例を説明した。しかし、本発明は、そのように開いたシステムに限ることは無く、複写機など閉じたシステムにおいても適用できる。
さらに、従来の偽造防止装置は、基板として供給されてきたが、近年の集積回路の高集積化，価格低下などによって、一つの集積回路にて実現することも可能となってきた。また、偽造防止装置を搭載する本体側のシステムにも高性能な中央演算装置が搭載されるようになってきている。そこで、従来、基板上に、中央演算装置，偽造防止用認識集積回路，辞書メモリなどの各種部品を搭載して実現してきた認識装置も、一つの集積回路で実現可能となってきている。
そこで、この第４の実施の形態では、カラー複写機などの画像処理装置１０内に、一つの集積回路から構成される認識装置１１を組み込んでいる。図８に示すように、カラー複写機，カラープリンタなどの画像処理装置１０の基本機能を実施するための中央演算装置１２とメモリ１３がメインバス１４で接続されている。なお、図では、中央演算装置１２，メモリ１３はともに１つずつ示しているが、複数個を備えていても良い。
本発明の認識装置１１は、一つのメインバス１４に従属する一つの周辺装置として接続される。すなわち、認識装置１１は、メインバス１４に接続され、メインバス１４を介して中央演算装置１２との間でデータの送受が行われ、制御される。そして、認識装置１１が認識すべき画像信号は、画像データバス１５によって供給される。
認識装置１１の内部構造の一例を示すと、図９に示すようになっている。この認識装置１１は、１つのＬＳＩに集積して形成され、複写機やプリンタなどの画像処理装置本体から見てＳＲＡＭ的に接続される。すなわち、認識処理するための各種パラメータやコマンドを外部通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２１のレジスタに書き込み、また、外部インタフェース部２１のレジスタに記憶された画像処理部２２で行われた認識結果や動作ステータスを読み出すようになる。画像処理装置本体（中央演算装置１２）は、この読み出した認識結果に基づいて、動作が制御される。なお、通信相手は、中央演算装置に限らず、シグナルプロセッサ等でもよい。
具体的には、チップセレクトＣＥＺがＯＮで、ライトイネーブルＷＥＺ並びにリードイネーブルＲＥＺのいずれかがＯＮになった時に、アドレスバスＡＤＲＥＳ（１６ｂｉｔｓ）で指定されるアドレスで特定されるレジスタの記憶領域に対し、データバスＤＡＴＡ（８ｂｉｔｓ）を介してデータの読み書きを行う。
通信形態は、一般の中央演算装置との通信と同様であり、一例を示すと、図１０，図１１に示すようなタイミングチャートにより実行される。すなわち、図１０に示すように、チップセレクト並びにライトイネーブルがＯＮ（Ｌｏｗ）のときに、アドレスバスで指定される記憶領域に対し、データバスから送られてくるデータが書き込まれる。また、図１１に示すように、チップセレクト並びにリードイネーブルがＯＮ（Ｌｏｗ）のときに、アドレスバスで指定される記憶領域に記憶されているデータが、データバスを介して読み出され、メインバスを介して中央演算装置１２に与えられる。
なお、認識装置１１には、データ入出力用クロックＳＣＬＫと、画像同期クロックＶＣＬＫが与えられる。そして、データ入出力用クロックＳＣＬＫが、外部通信インタフェース部２１を制御するシステムクロックとなり、このシステムクロックに同期して、上記したデータの書き込み／読み出しが行われる。
なおまた、本例では、データ入出力用クロックＳＣＬＫと画像同期クロックＶＣＬＫとは区別した名称で示したが、画像同期信号ＶＣＬＫが、常時入力されるようなクロックであるとともに、画像処理装置１０の中央演算装置１２のパフォーマンスに影響を与えない周波数であったならば、同じクロックを用いてもよい。
一方、認識装置１１内には、画像処理部２２が設けられ、外部通信インタフェース部２１から画像処理に必要な各種パラメータ（しきい値等）を受け取るとともに、認識結果を外部通信インタフェース部２１の所定記憶領域に格納するようにしている。
それらのデータの送受は、データバス２５，アドレスバス２６を介して行われる。さらに、認識対象の画像データは、３つの入力端子（各８ｂｉｔｓ）から与えられる。具体的には、ＶＤＲＢ端子，ＶＤＧＡ端子，ＶＤＢＬ端子の３つの入力端子であり、入力部を構成する。
そして、この画像データ信号の入力は、例えば、図１２，図１３に示すタイミングで行われる。すなわち、図１２に示すように、副走査有効期間信号ＰＡＧＥと主走査有効期間信号ＬＥＮＯがともにＯＮ（Ｈｉｇｈ）の時に、ＲＧＢの画像信号の入力端子ＶＤからラスター方式に従って順に画素単位で画像データが画像処理部２２に入力される。１つの有効画素に対する画像データの入力は、図１３に示すように、ＶＤＲＢ端子からのデータ（Ｒｉ），ＶＤＧＡ端子からのデータ（Ｇｉ），ＶＤＢＬ端子からのデータ（Ｂｉ）が、順に入力される。なお、この入力方式は、従来と同様であるので、その詳細な説明を省略する。また、本例では、ＲＧＢの３色成分での説明を記載したが、ＲＧＢα，ＹＭＣＫなどの４色成分において各８ｂｉｔｓの４つの入力端子を用いるようにしても構わない。
そして、画像処理部２２は、受け取った画像データに対し、一時記憶部であるワークメモリ２３を使用しつつ、辞書メモリ２４に格納された認識アルゴリズムに基づいて画像認識処理をし、その認識結果を外部通信インタフェース部２１に格納する。つまり、受け取った画像データに対して画像処理を行い、辞書メモリ２４に格納された辞書と画像処理結果を照合して、認識を実施する。
辞書メモリ２４は、従来の画像認識装置においては、不揮発性のメモリ（フラッシュＲＯＭ，ＰＲＯＭ，マスクＲＯＭなど）によって構成されていたものである。これに対し、本形態では、ＳＲＡＭを用いて辞書メモリ２４を構成している。なお、ＳＲＡＭ以外としては、フリップフロップ，Ｄラッチなどで代表されるレジスタや、ＤＲＡＭなどで構成しても良い。いずれも、電源オフ時は、データが保持されない揮発性の記憶媒体を用いる。
このように、辞書メモリ２４は揮発性であるので、電源投入後に辞書データを設定する必要がある。そこで、辞書データは、画像処理装置１０の中央演算装置１２からメインバス１４を介して認識装置１１の外部通信インタフェース部２１に与えられる。そして、認識装置１１の内部のデータバス２５、アドレスバス２６を介して、外部通信インタフェース部２１に与えられた辞書データが、辞書メモリ２４の所定の記憶エリアに格納される。
このようにすると、上記した各実施の形態と同様に、電源がＯＦＦの時は、辞書メモリ２４内には辞書データが消去されているので、盗み出されることはない。つまり、認識装置（認識チップ）１１を取り外して解析したとしても、揮発性メモリに格納されたデータを取り出すことは不可能である。そして、電源投入後に、辞書データが辞書メモリ２４内に設定されるので、認識処理は正しくできる。
外部通信インタフェース部２１は、上記したように、辞書データを本体システムである画像処理装置１０から認識装置１１へダウンロードし、認識装置１１内のバス２５，２６を介して辞書メモリ２４へ格納する機能を備えている。さらに、認識装置１１に対し、認識開始／終了等の制御を画像処理装置１０から受ける。また、画像処理装置１０がカラー複写機，カラープリンタなどの変倍処理機能を備えたものの場合、その変倍率を画像処理装置１０から受け取り、画像処理部２２に渡す機能も有する。この変倍率情報を受けた画像処理部２２は、変倍率に応じて受け取った画像データ或いは辞書データを変倍処理し、比較する２つの画像の変倍率を同じにし、精度のよい認識処理をすることができる。さらに、認識装置１１で行った認識結果や、認識中，検出中であるなどのステータス等を記憶し、画像処理装置１０がその記憶内容を読み出す際にも利用される。
なお、この第４の実施の形態では、認識装置１１は、一つの集積回路内に構成したが、各ブロックなどを分割して、複数の集積回路で構成してもよいのはもちろんである。
［産業上の利用可能性］
本発明に係る認識装置では、特定パターンデータ（辞書データ）を機器稼動時に揮発性メモリ或いは書き換え可能メモリに書き込み、稼動終了時に記憶内容を消去するので、電源が入っていない状態でメモリを取り外して内容を解析しても、情報が書き込まれていないために解析できない。また、電源が入っている状態でメモリを取り外すことは、電気的に機器全体を損傷するおそれがあるため不可能であり、認識装置としての機能を損なうことがない。さらに、例えば、ドライバの書き換えを行うことによりメモリの部品交換をせずに、最新の辞書データに更新可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る認識装置の好適な一実施の形態を示すブロック図である。
図２は、要部の動作原理を説明する図である
図３は、第１の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
図４は、変形例を示す図である。
図５は、第２の実施の形態の要部となるＣＰＵの機能を示すフローチャートである。
図６は、第３の実施の形態の要部となるＣＰＵの機能を示すフローチャートである。
図７は、第３の実施の形態の変形例となるＣＰＵの機能を示すフローチャートである。
図８は、第４の実施の形態の認識装置が組み込まれた画像処理装置を示すブロック図である。
図９は、第４の実施の形態を示すブロック図である。
図１０は、データの書き込みを示すタイミングチャートである。
図１１は、データの読み出しを示すタイミングチャートである。
図１２は、画像データの入力を示すタイミングチャートである。
図１３は、画像データの入力を示すタイミングチャートである。

Claims (4)

1. 紙幣や有価証券の偽造を防止するための画像認識装置であって、
   与えられた画像データに対し、記憶部に記憶された偽造防止用の辞書データを用いて前記与えられた画像が前記辞書データと適合するかの認識処理をする認識処理部と、
   前記記憶部に対し、前記辞書データを書き込む手段を備え、
   前記記憶部に記憶された前記辞書データは、少なくとも電源が投入されていない時には消去されるように構成したことを特徴とする画像認識装置。
2. 前記記憶部は揮発性メモリから構成し、
   前記辞書データの消去は、電源供給の遮断に伴い自動的に行われるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像認識装置。
3. 前記記憶部は、書き換え可能メモリから構成し、
   所定のタイミングで前記記憶部に格納した前記辞書データを消去する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像認識装置。
4. 前記記憶部の接続状況を監視する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の画像認識装置。

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