JP4805495B2

JP4805495B2 - 透過パターン検出装置

Info

Publication number: JP4805495B2
Application number: JP2001282094A
Authority: JP
Inventors: 誠一橋谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003091760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、用紙の厚さの変化により描かれている透かしパターンなどの透過パターンを有する有価証券などの印刷物に対し上記透かしパターンなどの透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、有価証券などの印刷物に形成された透かしパターンなどの透過パターンの検出において、入力画像から透過パターンを取出すために、印刷物の透過画像に対して、明度の高い方から一定割合の明度値の計算を行ない、その計算値を基に透過パターンの有無を判定していた。
【０００３】
また、印刷物の透過画像に対して２値化を行ない、２値化画像を１次元に射影して射影パターンを生成し、その射影パターンの波形の特徴から透過パターンの有無を判定するなどの検出方法もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検出法では、印刷物の透過光のばらつきや、透過パターン以外の文字や模様などの印刷パターンの影響を受けやすく、精度のよい検出を行なうことができない。
【０００５】
そこで、本発明は、印刷物の透過光のばらつきや、透過パターン以外の文字や模様などの印刷パターンの影響を受けにくく、精度のよい検出が可能となる透過パターン検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の透過パターン検出装置は、印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に所定の透過パターンを有する印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、この射影パターン生成手段により生成された射影パターンに基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段とを具備している。
【０００７】
また、本発明の透過パターン検出装置は、印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に所定の透過パターンを有する印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、この射影パターン生成手段により生成された射影パターンに対し微分処理を施すことにより前記射影パターンの変化量を特徴量として算出する特徴量算出手段と、この特徴量算出手段により得られる特徴量に基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段とを具備している。
【０００８】
さらに、本発明の透過パターン検出装置は、印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に複数の所定の透過パターンが周期的に配置された印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、この射影パターン生成手段により生成された射影パターンのパワースペクトルを特徴量として算出する特徴量算出手段と、この特徴量算出手段により得られる特徴量に基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段とを具備している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
まず、本発明で検出対象とする透過パターンについて説明しておく。
【００１１】
本発明で検出対象とする透過パターンは、印刷物に設けられた矩形状のパターンであり、複数個周期的に形成されているものとする。このような透過パターンの具体例として、透かしパターンがあげられる。透かしパターンとは、偽造防止などのために、紙幣や小切手、商品券などの有価証券に、用紙の厚さの変化により描かれるパターンである。ここで、透かしパターンを含む画像の具体例を図１に示す。
【００１２】
図１は、たとえば、有価証券Ｓの画像を示しており、印刷された文字や模様などの印刷パターンＰ１を有し、かつ、この印刷パターンＰ１内に複数の矩形状の透かしパターンＰ２が周期的に並んで形成されている。なお、図示を省略しているが、地肌模様も印刷されているものとする。以下の説明では、このような透かしパターンＰ２の検出を具体例として述べる。
【００１３】
次に、第１の実施の形態について説明する。
【００１４】
図２は、第１の実施の形態に係る透過パターン検出装置の構成を概略的に示すものである。図２において、画像入力手段としての画像入力部１は、図示矢印方向に搬送される図１に示したような有価証券（印刷物）Ｓの一方の面から光を照射する光源（たとえば、ハロゲンランプ）２、有価証券Ｓを透過した光を光電変換することにより、有価証券Ｓの画像を撮像して入力するＣＣＤ形カメラ３、カメラ３を駆動するカメラ駆動部４、カメラ３の出力信号（アナログデータ）をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器５によって構成されている。
【００１５】
画像記憶手段としての画像メモリ６は、画像入力部１で入力された有価証券Ｓの画像を一時記憶するもので、たとえば、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）からなる２次元メモリによって構成されていて、たとえば、図３に示すようなメモリマップで格納される。なお、図３の例は、カメラ３を構成するライン型ＣＣＤセンサの１ライン有効画素数が２５６個、有効走査ライン数が２５６本時の場合を示している。
【００１６】
ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）７は、全体的な制御や各種処理を行なうもので、内蔵メモリにあらかじめ格納された制御プログラムや処理プログラムを実行することにより行なう。
【００１７】
画像処理手段としての前処理部８は、画像メモリ６に格納された入力画像に対し最大値フィルタ処理を施すもので、実際にはＣＰＵ７の処理プログラムに基づく処理により実現される。
【００１８】
エッジ検出手段としてのエッジ検出部９は、前処理部８で最大値フィルタ処理を施された画像に対しエッジ検出処理を行なうもので、実際にはＣＰＵ７の処理プログラムに基づく処理により実現される。
【００１９】
射影パターン生成手段としての射影生成部１０は、エッジ検出部９でエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成するもので、実際にはＣＰＵ７の処理プログラムに基づく処理により実現される。
【００２０】
特徴量算出手段としての変化量算出部１１は、射影生成部１０で生成された射影パターンに対し微分処理を施すことにより射影パターンの変化量を特徴量として算出するもので、実際にはＣＰＵ７の処理プログラムに基づく処理により実現される。
【００２１】
判定手段としての判定部１２は、変化量算出部１１により得られる特徴量と閾値データとを比較することにより透かしパターンＰ２の有無を判定するもので、たとえば、図４に示すように、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）などからなる判定処理部２１、および、閾値記憶手段としての閾値保管部２２から構成されている。
【００２２】
閾値保管部２２は、たとえば、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）によって構成されていて、図５に示すようなメモリマップで閾値データが格納されている。図５の例では、１次元メモリに閾値データ（８ビット）が４つ保管されている状態を示している。
【００２３】
出力部１３は、判定部１２の判定結果を外部へ出力する。アドレスバス１４、データバス１５は、上記各部とのインタフェースとして使用される。
【００２４】
次に、上記のような構成において図６に示すフローチャートを参照して一連の動作を説明する。
【００２５】
まず、画像入力部１において、図１に示したような有価証券Ｓの画像をカメラ３により撮像し（ステップＳＴ１）、Ａ／Ｄ変換器５でＡ／Ｄ変換した後、画像メモリ６に一時格納する（ステップＳＴ２）。
【００２６】
次に、前処理部８は、画像メモリ１２内の画像に対し最大値フィルタ処理を施す（ステップＳＴ３）。最大値フィルタ処理は、入力画像の注目画素を近傍の画素の最大値で置き換える処理であり、透かしパターンＰ２の強調および文字や模様などの印刷パターンＰ１の除去を目的として行なう。
【００２７】
すなわち、図１の画像を原画像（ａ［ｉ，ｊ］、ｉは横、ｊは縦）とすると、図７に示すようなフィルタを用いて、注目画素（ａ［ｉ，ｊ］を（Ｉ，ｊ）で略記する）をその４近傍の画素の最大値で置き換えることにより、図８に示すようなｂ［ｉ，ｊ］なる画像に変換するものである。すなわち、図８は、図１の原画像（入力画像）に対して最大値フィルタ処理を施した結果を示しており、図中、符号Ｐ３が印刷パターンＰ１の部分、符号Ｐ４が透かしパターンＰ２の部分である。
【００２８】
なお、上記最大値フィルタ処理を連続して複数回施すことにより、より効果的である。
【００２９】
次に、エッジ検出部９は、前処理部８で最大値フィルタ処理を施された図８の画像に対しエッジ検出処理を行なう（ステップＳＴ４）。エッジ検出処理は、透かしパターンＰ２と透かしパターンＰ２以外の画素との境界を強調するために行なう。
【００３０】
すなわち、図８の画像に対し、下記式（１）に示す計算を行なうことにより、図９に示すようなｃ［ｉ，ｊ］なる画像に変換するものである。すなわち、図９は、図８の画像に対してエッジ検出処理を行なった結果を示しており、図中、符号Ｐ５が印刷パターンＰ１の部分（文字の部分は図示を省略）、符号Ｐ６が透かしパターンＰ２の部分である。
【００３１】
ｃ［ｉ，ｊ］＝ｂ［ｉ，ｊ＋１］−ｂ［ｉ，ｊ］ …… （１）
なお、エッジ検出部９における処理は、上記式（１）に基づく処理に限らず、空間的な差分を捕らえるフィルタ、たとえば、ソーベルオペレータ、ラプラシアンなどを用いても実現可能である。
【００３２】
次に、射影生成部１０は、エッジ検出部９でエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する（ステップＳＴ５）。すなわち、図９の画像に対し、下記式（２）に示す計算を行なうことにより、図１０に示すようなｄ［ｉ］なる射影パターンに変換するものである。
【００３３】
【数１】

なお、図９の画像に対し射影パターンを生成する場合、文字、模様などの透かしパターンＰ２以外の印刷パターンＰ１の影響を緩和するために画像を間引きした後で射影を行なう。
【００３４】
次に、変化量算出部１１は、射影生成部１０で生成された射影パターンに対し微分処理を施すことにより射影パターンの変化量を特徴量として算出する（ステップＳＴ６）。すなわち、図１０の射影パターンに対し、まず、下記式（３）に示す計算による微分処理を行ない、その後、微分処理の結果ｅ［ｉ］に対し下記式（４）に示す計算を行なうことにより、特徴量Ｍを求める。
【００３５】
ｅ［ｉ］＝ｄ［ｉ＋１］−ｄ［ｉ］ …… （３）
【数２】

次に、判定部１２は、変化量算出部１１により得られる特徴量Ｍと閾値データとを比較することにより透かしパターンＰ２の有無を判定する（ステップＳＴ７）。すなわち、判定部１２では、図１１に示すフローチャートに基づく手順にしたがって判定処理を行なうもので、以下、それについて説明する。
【００３６】
変化量算出部１１により特徴量Ｍ1 〜Ｍ4 （引数1 〜4 は例えば異なった領域の特徴量）が計算されると、フローチャートの先頭（始め）から閾値データＣ1 〜Ｃ4 との比較判定に入る。ここでは、特徴量が４つ計算される場合を例としてあげている。１つでも閾値データ内に入らない特徴量がある場合は、判定結果（ＲＥＳＵＬＴ）に「０」を入れて処理を終了し、全て閾値データ範囲内の場合は、判定結果（ＲＥＳＵＬＴ）に「１」を入れて処理を終了する。この例の場合、判定結果が「０」の場合は透過パターン無しとし、判定結果が「１」の場合は透過パターン有りとする。
【００３７】
出力部１３は、判定部１２の判定結果（ＲＥＳＵＬＴ）を外部へ出力する。
【００３８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００３９】
図２は、第２の実施の形態に係る透過パターン検出装置の構成を概略的に示すものである。第１の実施の形態と異なる点は、特徴量算出手段としての変化量算出部１１が周期算出部１６に変更された点にあり、その他は第１の実施の形態と同様であるので、同様な部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分についてだけ詳細に説明する。
【００４０】
周期算出部１６は、射影生成部１０で生成された射影パターンのパワースペクトルを特徴量として算出するもので、実際にはＣＰＵ７の処理プログラムに基づく処理により実現される。
【００４１】
次に、上記のような構成において図１３に示すフローチャートを参照して一連の動作を説明する。なお、第１の実施の形態と異なる点は、ステップＳＴ６の変化量算出処理がステップＳＴ８の周期算出処理に変更された点にあり、その他は第１の実施の形態と同様であるので、同様な部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分についてだけ詳細に説明する。
【００４２】
まず、画像入力部１において、図１に示したような有価証券Ｓの画像をカメラ３により撮像し（ステップＳＴ１）、Ａ／Ｄ変換器５でＡ／Ｄ変換した後、画像メモリ６に一時格納する（ステップＳＴ２）。次に、前処理部８は、画像メモリ１２内の画像に対し最大値フィルタ処理を施す（ステップＳＴ３）。次に、エッジ検出部９は、前処理部８で最大値フィルタ処理を施された画像に対しエッジ検出処理を行なう（ステップＳＴ４）。次に、射影生成部１０は、エッジ検出部９でエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する（ステップＳＴ５）。
【００４３】
次に、周期算出部１６は、射影生成部１０で生成された射影パターンのパワースペクトルを特徴量として算出する（ステップＳＴ８）。すなわち、図１０の射影パターンに対し、下記式（５）に示す計算を行ない、Ｅ（Ｔ）を求めることによって、透かしパターンＰ２の周波数を示すパワースペクトルを特徴量Ｍとして算出する。図１０の射影パターンから得られるパワースペクトルＥ（Ｔ）を図１４に示す。図１４に示すように、周期性を持つ画像の場合、その周期を示すパワースペクトルが大きくなるという特性を利用している。なお、図１４の例では、透かしパターンＰ２の周期はＴ１である。
【００４４】
【数３】

なお、Ｗ（Ｔ，ｎ）は、指数関数Ｅ（Ｔ，ｎ）＝ｅｘｐ（−２πｎＪ／Ｔ）を上記積分区間内で総和＝０、ノルム（面積）＝１になるように変換した関数である。
【００４５】
次に、判定部１２は、周期算出部１６により得られる特徴量Ｍと閾値データとを比較することにより透かしパターンＰ２の有無を判定する（ステップＳＴ７）。
【００４６】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、入力画像に対し透かしパターン以外の印刷パターンを除去する最大値フィルタ処理を施し、この最大値フィルタ処理を施こした画像に対し透かしパターン部分を強調するエッジ検出処理を行ない、このエッジ検出処理を行なった画像に対し１次元に射影した射影パターンを生成し、この生成した射影パターンに基づき透かしパターンの有無を判定することにより、照明のむら、および、用紙の厚さのむらの影響を受けにくい高精度な透かしパターンの検出が可能になるとともに、文字や模様などの印刷パターンに影響を受けにくい高精度な透かしパターンの検出が可能になる。
【００４７】
なお、前記実施の形態では、周期的に並んでいる複数の矩形状の透かしパターンの有無を検出する場合について説明したが、これに限らず、たとえば、単一の透かしパターンであってもよく、その場合、周期性の判定は不要となる。また、透かしパターンの形状も矩形に限らず、たとえば、円状や楕円状であってもよい。さらに、透かしパターンに限らず、これに類似した透過パターンの検出であれば適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、印刷物の透過光のばらつきや、透過パターン以外の文字や模様などの印刷パターンの影響を受けにくく、精度のよい検出が可能となる透過パターン検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透かしパターンを含む画像の具体例として有価証券を模式的に示す平面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る透過パターン検出装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図３】画像メモリのメモリマップを示す図。
【図４】判定部の構成を概略的に示すブロック図。
【図５】閾値保管部の閾値データ格納状態の一例を示す図。
【図６】第１の実施の形態に係る動作を説明するフローチャート。
【図７】最大値フィルタ処理を説明するための図。
【図８】最大値フィルタ処理を施した後の画像の一例を示す図。
【図９】エッジ検出処理を行なった後の画像の一例を示す図。
【図１０】生成された射影パターンの一例を示す図。
【図１１】判定部の処理を説明するフローチャート。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る透過パターン検出装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図１３】第２の実施の形態に係る動作を説明するフローチャート。
【図１４】計算されたパワースペクトルの一例を示す図。
【符号の説明】
１…画像入力部（画像入力手段）、６…画像メモリ、７…ＣＰＵ、８…前処理部（画像処理手段）、９…エッジ検出部（エッジ検出手段）、１０…射影生成部（射影パターン生成手段）、１１…変化量算出部（特徴量算出手段）、１２…判定部（判定手段）、１３…出力部、１６…周期算出部（特徴量算出手段）、２１…判定処理部、２２…しきい値保管部、Ｓ…有価証券（印刷物）、Ｐ１…印刷パターン、Ｐ２…透かしパターン（透過パターン）。

Claims

印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に所定の透過パターンを有する印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、
前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、
この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、
このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、
この射影パターン生成手段により生成された射影パターンに基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とする透過パターン検出装置。
印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に所定の透過パターンを有する印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、
前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、
この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、
このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、
この射影パターン生成手段により生成された射影パターンに対し微分処理を施すことにより前記射影パターンの変化量を特徴量として算出する特徴量算出手段と、
この特徴量算出手段により得られる特徴量に基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とする透過パターン検出装置。
印刷された文字や模様などの印刷パターンを有し、かつ、この印刷パターン内に複数の所定の透過パターンが周期的に配置された印刷物に対し前記透過パターンの有無を検出する透過パターン検出装置であって、
前記印刷物の画像を入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像に対し透過パターン以外の印刷パターン等を除去する処理を施す画像処理手段と、
この画像処理手段により処理された画像に対し透過パターン部分を強調するエッジ検出処理を行なうエッジ検出手段と、
このエッジ検出手段によりエッジ検出処理された画像を１次元に射影した射影パターンを生成する射影パターン生成手段と、
この射影パターン生成手段により生成された射影パターンのパワースペクトルを特徴量として算出する特徴量算出手段と、
この特徴量算出手段により得られる特徴量に基づき前記透過パターンの有無を判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とする透過パターン検出装置。
前記画像処理手段は、前記画像入力手段により入力された画像に対し注目画素をその４近傍の画素の最大値に置き換える最大値フィルタ処理を施すことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１つに記載の透過パターン検出装置。
前記透過パターンは印刷物の用紙の厚さの変化により描かれている透かしパターンであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１つに記載の透過パターン検出装置。