JP6406514B2 - ディスク識別装置およびディスク識別方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクの真偽を識別するためディスク識別装置およびディスク識別方法に関し、詳しくは、ディスク表面の模様を撮像して撮像画像を取得し、当該撮像画像を基準画像と対比することによりディスクの真偽を識別するディスク識別装置およびディスク識別方法に関する。なお、本明細書におけるディスクは、遊技機に用いられるメダルやトークン、通貨である硬貨をも含む概念である。

メダルや硬貨の表面または裏面（以下、総称として「表面」という）の模様を撮像し、撮像画像を用いて金種や真偽を識別する技術は、従来から種々提案されており、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

一般に、メダルや硬貨などのディスクは長期間使用することによって摩耗や傷などによりディスクの表面形状に微妙な差異が生じ、これが識別精度に影響を及ぼすことが知られている。特に、撮像画像の特徴部分のデータ（以下、特徴データという）に基づいて識別した場合には、上記の識別精度に及ぼす影響が大きくなると考えられる。ディスク表面の模様の一部分のみのデータに依存しているからである。特許文献１に開示された技術は、こうした識別精度の問題を解決するためになされたものである。

特許文献１のコイン識別装置では、画像入力部が識別対象コインの表面を撮像して該識別対象コインに関する撮像データを作成し、作成された撮像データに基づいて識別部が識別対象コインを識別する。識別部は、識別の基準となる第１の基準コインに関する撮像データから特徴部位を決定したのち、特徴部位に関する第１の特徴データを登録すると共に、第１の基準コインと同種の第２の基準コインに関する撮像データの特徴部位に相当する部位に関する第２の特徴データを登録する。そして、識別対象コインに関する撮像データのうち特徴部位に相当する部位に関する識別対象データと、第１および第２の特徴データのそれぞれとを比較することにより、識別対象コインを識別する。特許文献１の技術では、コインを識別するための基準として、第１の特徴データと第２の特徴データとが登録されるので、適正コインと判定する範囲が第１の特徴データに基づく範囲と第２の特徴データに基づく範囲とを合成した範囲に限定され、第１および第２の特徴データの双方の特徴を平均化した一つのデータにより識別する場合と比較して識別精度を高めることができるようにしている。また、特許文献１のコイン識別装置では、第３乃至第Ｎの基準コインに関する撮像データの、第２の基準コインの特徴部位に相当する特徴データをさらに登録することが可能であり、適正コインと判定する範囲を不必要に広げることなく、識別精度を高めることが出来るようにしている。

特許第５３０２０１５号公報（図３〜図１１、段落番号０００９、００１０、００１９〜００２２、００３２〜００８３）

一般に、特徴データに基づいてディスクを識別する場合、識別精度を高めるためには特徴データをより細密に抽出する必要があり、撮像画像の全体の画素数が増大する。したがって、高精細な撮像装置や大容量の記憶装置（特に、メモリ）が必要となり、ハードウェアのコストが増加するという問題がある。また、撮像画像における特徴データの抽出のための処理が不可欠であり、予めディスク表面の模様における特徴部分を目視で指定するための煩雑な操作が必要となったり、自動で指定する場合にはその処理時間が加わることにより処理速度が低下するという問題がある。特に、ディスクが遊技機用のメダルである場合、ディスク表面の模様は使用店舗毎に異なるので、ディスクの種類が多くそれら全てに対応するのは困難である。さらに、ディスク表面の模様によっては、明瞭に区別可能な特徴部分がない場合も生じ得るため、識別が困難となり識別精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長期間の使用によるディスクの摩耗や傷などの影響を受け難く、高い精度での識別が可能なディスク識別装置およびディスク識別方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、撮像装置や撮像素子の画素数が少なくても、高精度の識別が可能なディスク識別装置およびディスク識別方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ディスク表面の模様が多種多様であっても、それに容易に対応できるディスク識別装置およびディスク識別方法を提供することにある。
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかである。

この目的を達成するため、本発明に係るディスク識別装置およびディスク識別方法は以下のように構成される。

（１）本発明のディスク識別装置は、ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置で取得された撮像画像を二値化して二値画像を生成する二値化部と、真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの撮像画像が前記撮像装置により取得された場合、当該撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ当該複数の撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上での積算画像を生成する画像積算部と、前記画像積算部により生成された積算画像に基づいて前記二値化部により生成された二値画像を基準画像として保持する基準画像保持部と、識別対象ディスクの撮像画像が前記撮像装置により取得された場合、当該撮像画像に基づいて前記二値化部により生成された二値画像を被識別画像として保持する被識別画像保持部と、前記基準画像保持部に保持された前記基準画像と前記被識別画像保持部に保持された前記被識別画像とを対比することにより前記識別対象ディスクの真偽を識別する識別部と、を備え、前記画像積算部は、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する、ディスク識別装置である。

本発明のディスク識別装置では、真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの撮像画像が撮像装置により取得された場合（換言すれば、真正ディスクと同じ模様を有する複数のサンプルディスクが撮像装置により取得された場合）、画像積算部が当該撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ当該複数の撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上での積算画像を生成する。画像積算部は、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する。基準画像保持部は、画像積算部により生成された積算画像に基づいて二値化部により生成された二値画像を基準画像として保持する。識別対象ディスクの撮像画像が撮像装置により取得された場合、被識別画像保持部が当該撮像画像に基づいて二値化部により生成された二値画像を被識別画像として保持する。識別部は、基準画像保持部に保持された基準画像と被識別画像保持部に保持された被識別画像とを対比することにより識別対象ディスクの真偽を識別する。

画像積算部により生成される積算画像は、複数のサンプルディスクの各撮像画像が有する模様情報を統合した統合模様情報を有している。換言すれば、基準画像には、新品ディスクや使用中に摩耗や傷が生じたディスクの模様情報が含まれる。識別部は、基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行う。

識別対象ディスクが新品である場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は高くなり、一致度は低くなる。積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。他方、識別対象ディスクが摩耗や傷が生じたディスクの場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は低くなり、一致度は高くなる。これもまた、積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。換言すれば、識別部における対比結果において、識別対象ディスクが新品である場合と、そうでない場合との差が小さくなる。識別部が基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うようにすれば、上記の識別結果の差はより一層小さくなる。識別対象ディスクの表面の模様について可能な限り広範囲に亘って識別しているからである。したがって、対比結果の判定における相違度または一致度の閾値を適宜に設定することにより、長期間の使用によりディスクの摩耗や傷などの影響を受け難く、高い精度での識別が可能となる。

また、識別部により基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うようにすれば、特徴データに基づいて識別する場合に比べ、撮像装置の画素数が少なくても、高精度の識別が可能となり、さらに、ディスク表面の模様が多種多様であっても、それに容易に対応できる。

（２）本発明のディスク識別方法は、真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの一面を撮像装置により撮像して複数の撮像画像を順次取得する工程と、前記取得されたサンプルディスクの撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ前記複数のサンプルディスクの撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上で積算画像を生成する工程と、前記積算画像に基づいて生成された二値画像を基準画像として基準画像保持部に保持する工程と、識別対象ディスクの一面を前記撮像装置により撮像して撮像画像を取得し、取得された識別対象ディスクの撮像画像に基づいて二値画像を生成し、当該二値画像を被識別画像として被識別画像保持部に保持する工程と、前記基準画像保持部に保持された前記基準画像と前記被識別画像保持部に保持された前記被識別画像とを対比して前記識別対象ディスクの真偽を識別する工程と、を備え、前記積算画像を生成する工程では、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する、ディスク識別方法である。

本発明のディスク識別方法では、真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの一面を撮像装置により撮像して複数の撮像画像を順次取得する。取得されたサンプルディスクの撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ複数のサンプルディスクの撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上での積算画像を生成する。この際、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する。積算画像に基づいて生成された二値画像を基準画像として基準画像保持部に保持する。識別対象ディスクの一面を撮像装置により撮像して撮像画像を取得し、取得された識別対象ディスクの撮像画像に基づいて二値画像を生成し、当該二値画像を被識別画像として被識別画像保持部に保持する。そして、基準画像保持部に保持された基準画像と被識別画像保持部に保持された被識別画像とを対比して識別対象ディスクの真偽を識別する。

積算画像は、複数のサンプルディスクの各画像が有する模様情報を統合した統合模様情報を有している。換言すれば、基準画像には、新品ディスクや使用中に摩耗や傷が生じたディスクの模様情報が含まれる。

識別対象ディスクが新品である場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は高くなり、一致度は低くなる。積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。他方、識別対象ディスクが摩耗や傷が生じたディスクの場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は低くなり、一致度は高くなる。これもまた、積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。換言すれば、識別部における対比結果において、識別対象ディスクが新品である場合と、そうでない場合との差が小さくなる。識別部が基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うようにすれば、上記の識別結果の差はより一層小さくなる。識別対象ディスクの表面の模様について可能な限り広範囲に亘って識別しているからである。したがって、対比結果の判定における相違度または一致度の閾値を適宜に設定することにより、長期間の使用によりディスクの摩耗や傷などの影響を受け難く、高い精度での識別が可能となる。

また、基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うようにすれば、特徴データに基づいて識別する場合に比べ、撮像装置の画素数が少なくても、高精度の識別が可能となり、さらに、ディスク表面の模様が多種多様であっても、それに容易に対応できる。

本発明のディスク識別装置およびディスク識別方法では、（ａ）長期間の使用によるディスクの摩耗や傷などの影響を受け難く、高い精度での識別が可能となる、（ｂ）撮像装置や撮像素子の画素数が少なくても、高精度の識別が可能となる、（ｃ）ディスク表面の模様が多種多様であっても、それに容易に対応できる、という効果が得られる。

本発明の一実施例のディスク識別装置を示す概略ブロック図である。 図１のディスク識別装置を構成する画像取得部を示す要部断面図である。 図１のディスク識別装置を構成する画像処理部および記憶部を示す概略ブロック図である。 図１のディスク識別装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図４の前処理ステップの詳細を示すフローチャートである。 図４の基準画像登録ステップの詳細を示すフローチャートである。 図４の基準画像登録ステップの詳細を示すフローチャートで、図６の続きである。 図４の基準画像登録ステップの詳細を示すフローチャートで、図７の続きである。 図７の平行移動ステップの詳細を示すフローチャートである。 図９の平行移動ステップにおける画像の移動を示す模式図である。 図４の画像対比判定ステップの詳細を示すフローチャートである。 図４の画像対比判定ステップの詳細を示すフローチャートで、図１１の続きである。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

（構成）
図１〜図３は、本発明の一実施例のディスク識別装置１を示す。このディスク識別装置１は、ディスクＤの表面または裏面（以下、総称として「表面」という）の撮像画像を取得し、取得された撮像画像に基づいてディスクＤの真偽を識別する機能を有する。ディスク識別装置１は、図１に示すように、画像取得部２、撮像タイミングセンサ３、制御部４、画像処理部５、記憶部６、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）７、状態表示器８、登録スイッチ９およびセキュリティボリューム１０を含んで構成されている。

まず、図１および図２を参照しながら、画像取得部２について説明する。画像取得部２は、図２に示すように、ディスク搬送路３１を搬送されるディスクＤの表面の撮像画像を取得し、後述するサンプルディスクＳＤの撮像画像データＩＤおよび識別対象ディスクＴＤの撮像画像データＩＤを制御部４に出力する機能を有する。画像取得部２は、投光装置１１、二次元撮像装置１２およびハーフミラー２６を含んでいる。画像取得部２は、ディスク搬送路３１においてディスクＤの一面を支持するベース板３２に開口された撮像窓３３に対応して配置されている。

撮像窓３３は、ディスク搬送路３１を搬送されるディスクＤの撮像領域３５を画定する。撮像窓３３は、ディスク搬送路３１を搬送されるディスクＤの搬送方向ＤＬにほぼ平行な一対の長辺と、搬送方向ＤＬにほぼ垂直な一対の短辺を有している。撮像窓３３には透光性を有する透光板３４が配置され、透光板３４のディスク搬送路３１側の面はベース板３２の表面と、換言すればディスク搬送路３１の底面とほぼ面一に構成されている。撮像窓３３の一対の長辺の長さは、ディスクＤの直径よりも大きく設定されている。撮像窓３３の長手方向においてディスクＤの直径に関する情報を取得するためである。撮像窓３３の各短辺の中点を互いに結ぶ直線とディスク搬送路３１を搬送されるディスクＤの中心の軌跡とがほぼ一致するように撮像窓３３の各短辺が配置されている。ディスクＤの表面に関する情報を確実に取得するためである。

投光装置１１は、ディスク搬送路３１を移動するディスクＤの一面に光を投光する機能を有する。投光装置１１は、例えば、面投光装置２１である。面投光装置２１を用いることにより、ディスクＤの回転位相が異なっても影の影響のない撮像が可能となるからである。面投光装置２１は、発光素子２２、導光板２３、反射シート２４および拡散シート２５を含んでいる。なお、本実施例において、発光素子２２はＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）である。

発光素子（すなわち、ＬＥＤ）２２は、ディスクＤへ投光するための光源である。発光素子２２には三色ＬＥＤが使用され、発光素子２２が白色可視光を照射する。しかし、発光素子２２として、白色ＬＥＤを用いることもできる。発光素子２２は、図２に示すように、導光板２３の側端面に面して配置されているので、ディスク搬送路３１と平行な面内に配置することができ、設置スペースは小さい。なお、図２に示す発光素子２２の位置は便宜的に図示したものである。

導光板２３は、本実施例において、低コストの観点から樹脂にて製造された矩形薄板状をしており、ディスク搬送路３１に対しその面が平行に配置されている。樹脂は、透明または拡散材の混入により乳白色を呈する。拡散材を混入した場合、拡散シート２５は不要となる。導光板２３は、ガラス基板によって構成することもできる。本実施例では、撮像領域３５に導光板２３が相対している。

反射シート２４は、導光板２３からディスク搬送路３１の反対側へ光が拡散するのを防止し、ディスク搬送路３１側に反射する機能を有する。反射シート２４は、導光板２３のディスク搬送路３１の反対側に位置する面に密着されている。なお、反射シート２４にかえて、導光板２３に銀膜を蒸着しても良い。

拡散シート２５は、導光板２３のディスク搬送路３１側の面から投光される光を面均一に拡散させる機能を有する。したがって、導光板２３によって導かれ、または、反射シート２４によって反射されたＬＥＤ２２からの投射光は、拡散シート２５によって面全体に亘って均一な光量にされ、ディスク搬送路３１に向けて投光される。これにより、ディスクＤに均一な投光がなされる。拡散シート２５から投射される投射光は、ディスク搬送路３１、換言すれば、ディスク搬送路３１を移動するディスクＤに対し直角に投射される。これは、ディスクＤの平面の凹凸による光学的な影を作らないためである。導光板２３、反射シート２４および拡散シート２５は薄いので、投光装置１１を小型にすることができる。

なお、本実施例の面投光装置２１は、発光素子２２としてのＬＥＤ、導光板２３、反射シート２４および拡散シート２５を含んで構成されているが、これに限定されない。例えば、複数個のＬＥＤを二次元状に配列させたＬＥＤアレイや、ＬＥＤ等の点光源とレンズとを組み合わせた平行光などを用いることができる。また、本実施例では、発光素子２２としてＬＥＤを用いているが、これに限定されることはなく、レーザーダイオード、エレクトロニックフラッシュ、ハロゲンランプなどの光源を用いることもできる。

ハーフミラー２６は、入射光の一部を反射すると共に、入射光の一部を透過する機能を有する。具体的には、投光装置１１からの投光は透過し、ディスクＤからの反射光は反射する機能を有する。換言すれば、ハーフミラー２６は、投光装置１１からの投光をディスク搬送路３１におけるディスクＤに対し直角に投光し、かつ、ディスクＤからの反射光をディスク搬送路３１と平行な方向に反射させる。本実施例において、ハーフミラー２６は厚みが薄い投光性樹脂で形成された有機ガラスにクロムを反射膜として蒸着またはメッキしたものである。しかしながら、これに限定されることなく、有機ガラスにかえて、硼珪酸ガラス、石英ガラス、ジルコニア、ルビーおよびサファイアなどの光学ガラスを基板ガラスとして用いても構わない。また、反射膜として、クロムにかえて、錫および銀などの金属膜や、酸化チタン、酸化シリコン、五酸化ニオブ、五酸化タンタルおよびフッ化マグネシウム等の誘電体材料を用いても構わない。ハーフミラー２６は、撮像領域３５の側方において、ディスク搬送路３１の面に対し４５度の角度で傾斜配置されている。

二次元撮像装置１２は、集光レンズ４１および撮像素子４２を含んでいる。集光レンズ４１は、ハーフミラー２６によって反射された光を所定の小さな範囲に集光する機能を有する。集光レンズ４１は、上記機能から、所定の屈折率を有する凸レンズであり、ハーフミラー２６の側方、換言すればハーフミラー２６が傾斜している方向に配置され、ハーフミラー２６と同等または小さい直径を有している。投光装置１１等の形状を工夫し、集光レンズ４１を小型化することが好ましい。これは、二次元撮像装置１２の低価格化および小型化のためである。撮像素子４２は、集光レンズ４１によって集光された像を撮像する機能を有する。撮像素子４２は、集光レンズ４１に対してハーフミラー２６の反対側、かつ集光レンズ４１を介してディスクＤの表面像が結像する位置に配置されている。撮像素子４２は、小型化のため、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが採用される。

次に、撮像タイミングセンサ３について説明する。撮像タイミングセンサ３は、ディスク搬送路３１を搬送されるディスクＤが撮像領域３５上を通過するタイミングを検知する機能を有する。撮像タイミングセンサ３は、ディスクＤのほぼ全面がハーフミラー２６の上方に達したときに撮像タイミングセンサ３がディスクＤまたはディスクＤを搬送する搬送部（図示せず）を検知できるよう配置されている。そのため、撮像タイミングセンサ３は、ディスクＤを最適に撮像できるタイミングを示すタイミング信号ＴＳをディスクＤの検知信号として出力する。

制御部４は、撮像タイミングセンサ３から出力されるタイミング信号ＴＳに基づき撮像素子４２およびＬＥＤ２２の作動を制御すると共に、撮像素子４２で取得された撮像画像を記憶部６に記憶させ、記憶された撮像画像に基づいて画像処理部５に所定の画像処理を実行させる機能を有する。図３に示すように、制御部４は、画像取得部２から出力されたサンプルディスクＳＤの撮像画像データＩＤおよび識別対象ディスクＴＤの撮像画像データＩＤを後述する記憶部６の撮像画像保持部５４に出力する。さらに制御部４は、画像処理部５に対する制御信号ＰＣＳを画像処理部５に出力する。また、制御部４は、記憶部６に対する制御信号ＭＣＳを記憶部６に出力する。制御部４は、例えば、所定のプログラムに基づき動作するマイクロコンピュータによって構成される。

画像処理部５は、図３に示すように、前処理部５１、基準画像生成部５２および識別部５３を有し、記憶部６に記憶された撮像画像に対して種々の処理を行う機能を有する。画像処理部５は制御部４から出力される制御信号ＰＣＳによって制御される。画像処理部５の詳細については後述する。

次に、記憶部６について説明する。記憶部６は、図３に示すように、撮像画像保持部５４、処理画像保持部５５および基準画像保持部５６を有する。撮像画像保持部５４は、制御部４から出力された撮像画像データＩＤに基づいて、サンプルディスクＳＤおよび識別対象ディスクＴＤのそれぞれの撮像画像を保持すると共に、保持されたサンプルディスクＳＤおよび識別対象ディスクＴＤのそれぞれの撮像画像データＩＤを画像処理部５の前処理部５１に出力する機能を有する。処理画像保持部５５は、画像処理部５で処理された画像（以下、処理画像という）を一時的に保持すると共に、保持された処理画像を処理画像データＢＤとして画像処理部５の基準画像生成部５２または識別部５３に出力する機能を有する。基準画像保持部５６は、画像処理部５の基準画像生成部５２で生成された基準画像を保持すると共に、保持された基準画像を基準画像データＲＩＤとして画像処理部５の識別部５３に出力する機能を有する。撮像画像保持部５４および処理画像保持部５５は、例えば、データの読み出し／書き込み速度の観点からＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される。基準画像保持部５６は、例えば、データ保持の持続性の観点からＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリで構成される。撮像画像保持部５４、処理画像保持部５５および基準画像保持部５６の動作は、制御部４から出力される制御信号ＭＣＳによって制御される。

入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）７は、ディスク識別装置１が組み込まれる本体機器（図示せず）に電気的に接続する機能を有する。入出力インターフェース７を介して本体機器をディスク識別装置１に接続することにより、本体機器に対して所望の信号を入出力可能である。

状態表示器８は、ディスク識別装置１の動作状態を表示する機能を有する。状態表示器８は、例えば、発光色の異なる複数のＬＥＤ（図示せず）により構成され、それらＬＥＤの発光が制御部４により制御されることにより、ディスク識別装置１の様々な状態（例えば、正常動作やエラー発生等）が報知される。なお、状態表示器８としては、液晶パネルなどのディスプレイ装置も使用可能である。

登録スイッチ９は、後述する基準画像の登録において使用され、登録の開始および終了を制御部４に指示する機能を有する。

セキュリティボリューム１０は、ディスク識別装置１において偽ディスクと識別する基準値を設定する機能を有する。制御部４は、セキュリティボリューム１０により設定された基準値に基づいて識別対象ディスクＴＤの真偽を識別する。

次に、図３を参照しながら画像処理部５について詳細に説明する。画像処理部５は、識別の基準となる基準画像を作成すると共に、識別対象ディスクＴＤの真偽を基準画像に基づいて識別する機能を有する。画像処理部５は、前処理部５１、基準画像生成部５２および識別部５３を含んでいる。

まず、前処理部５１について説明する。前処理部５１は、撮像画像保持部５４に保持された撮像画像に対し、基準画像生成部５２における基準画像の生成処理および識別部５３における識別処理を効率よく実行するための所定の処理を行う機能を有する。記憶部６に保持されたサンプルディスクＳＤおよび識別対象ディスクＴＤの撮像画像は、撮像画像データＩＤとして前処理部５１に入力されて前処理部５１で処理される。そして、前処理後の撮像画像（以下、前処理画像という）は、記憶部６の処理画像保持部５５に出力されて記憶部６の処理画像保持部５５により保持される。図３に示すように、前処理部５１は、中心抽出部６１、エッジ強調部６２、二値化部６３および膨張・収縮部６４を有している。

中心抽出部６１は、撮像画像保持部５４に保持された撮像画像に基づき、撮像画像におけるディスクの中心位置を抽出する機能を有する。換言すれば、撮像画像においてディスクの中心を示す座標値を算出する。中心位置の抽出には公知の方法が用いられ、例えば、撮像画像において縦軸（Ｙ軸）方向に延びる各ラインに対しディスクの周縁部の一方と他方とを検出し、検出された両周縁部の間隔が最大となるラインにおける両周縁部間の中点をディスクの中心位置とする。しかし、中心位置の抽出には他の方法を用いることもできる。

エッジ強調部６２は、撮像画像保持部５４に保持された撮像画像においてエッジを強調する機能を有する。エッジ強調とは、画像の輪郭部の濃度勾配を急峻にし、画像をシャープにする処理である。エッジ強調は、もとの画像からその２次微分を引くこと(ラプラシアンフィルタ）やアンシャープマスクにより行なうことができる。

二値化部６３は、エッジ強調部６２でエッジ強調された画像を二値化する機能を有する。二値化とは、濃淡画像を二値画像に変換する処理である。二値化では、画素値（すなわち、輝度または明度）が所定の閾値以上の場合にその画素値を「１」とし、それ以外の場合に画素値を「０」とする。二値化のための閾値は、二値化する画像の画素値の度数分布に基づいて、判別識別法、モード法、Ｋｉｔｔｌｅｒ法、３σ法、ｐ‐ｔｉｌｅ法などの公知の方法により自動的に決定される。

膨張・収縮部６４は、二値化部６３で二値化された画像に対し、注目画素の周辺に１画素でも白の画素があれば白に置き換える膨張処理と、注目画素の周辺に１画素でも黒の画素があれば黒に置き換える収縮処理とを繰り返し実行する機能を有する。膨張処理および収縮処理を繰り返し実行することにより、二値化された撮像画像においてノイズが除去されると共にパターン欠陥（特に、線状パターンの欠陥）が修復される。

次に、基準画像生成部５２について説明する。基準画像生成部５２は、画像回転部６５、画像移動部６６、対比判定部６７および画像積算部６８を有しており、処理画像保持部５５に保持された前処理画像について順次重ね合わせを行って複数の前処理画像を積算し、積算された画像（以下、積算画像という）を前処理部５１で二値化することにより基準画像を生成する機能を有する。重ね合わせは、各前処理画像の回転ズレおよび位置ズレを補正しながら実行される。例えば、１番目の前処理画像を基準として２番目の前処理画像を回転および平行移動させながらそれら二の前処理画像を対比する。そして、対比結果が所定条件を満足した場合に重ね合わせを行い、対比結果が所定条件を満足しない場合には、重ね合わせを行わない。これにより、所定の模様を有するディスクに対応する前処理画像のみを順次重ね合わすことができる。換言すれば、所定の模様以外の模様を有するディスクに対応する前処理画像が重ね合わされることを排除できる。しかも、各前処理画像の回転ズレおよび位置ズレが補正された状態での重ね合わせが可能となる。

基準画像生成部５２により生成された積算画像は、積算画像データＭＤとして処理画像保持部５５に出力されて処理画像保持部５５に保持される。制御部４の制御信号ＭＣＳに基づいて、処理画像保持部５５に保持された積算画像は積算画像データＭＤとして前処理部５１に出力される。前処理部５１は、上記と同様の処理を積算画像に対して実行し、二値化された積算画像（以下、二値積算画像という）を二値積算画像データＢＭＤとして処理画像保持部５５に出力する。処理画像保持部５５は、入力された二値積算画像データに基づいて二値積算画像を保持した後、制御部４の制御信号ＭＣＳに基づいて二値積算画像データＢＭＤおよび積算画像データＭＤを基準画像生成部５２に出力する。

基準画像生成部５２は、入力された二値積算画像データＢＭＤに基づいて基準画像を生成する。すなわち、回転角度が「０」の二値積算画像および画像回転部６５で所定角度回転された複数の二値積算画像を基準画像として生成し、各基準画像に対応する基準画像データＲＩＤを記憶部６の基準画像保持部５６に出力する。

画像回転部６５は、所望の画像を回転する機能を有する。画像の回転は、公知のアフィン変換を用い、中心抽出部６１で抽出されたディスク中心位置を基準に所定の回転角度で実行される。画像回転部６５は、処理画像保持部５５に保持された前処理画像を回転し、回転された画像を処理画像保持部５５に出力する。

画像移動部６６は、所望の画像を平行移動する機能を有する。画像の平行移動は、公知のアフィン変換を用い、所定の方向および移動距離で実行される。換言すれば、画素で示されたＸ軸方向およびＹ軸方向の移動距離（例えば、Ｘ軸方向に１ピクセル、Ｙ軸方向に０ピクセル）に基づき、画像全体が平行移動される。画像移動部６６は、処理画像保持部５５に保持された前処理画像または画像回転部６５で回転された回転画像を平行移動し、平行移動された画像を処理画像保持部５５に出力する。

対比判定部６７は、所望の二の画像の各画素について画素値を比較し、二の画像の相違する度合い（以下、相違度という）または一致する度合い（以下、一致度という）に基づいて二の画像が一致するか否かを判定する機能を有する。例えば、相違度で判定する場合、画素値の一致しない画素数の合計値が所定の閾値に対して大きい場合、それら二の画像が一致しないと判定される。他方、一致度で判定する場合、画素値の一致する画素数の合計値が所定の閾値に対して大きい場合、それら二の画像が一致すると判定される。本実施例では、相違度により判定する。

画像積算部６８は、所望の二の画像の重ね合わせを行う機能を有する。換言すれば、各画素値を加算して二の画像を積算する機能を有する。

次に、識別部５３について説明する。識別部５３は、画像回転部６９、画像移動部７０および対比判定部７１を有しており、記憶部６の処理画像保持部５５に保持された識別対象ディスクＴＤの前処理画像と記憶部６の基準画像保持部５６に保持された基準画像とを対比し、その対比結果から識別対象ディスクＴＤの真偽を識別する機能を有する。識別結果は、画像処理部５から制御部４に識別信号ＩＳとして出力される。画像回転部６９は基準画像生成部５２の画像回転部６５と同一であり、画像移動部７０は基準画像生成部５２の画像移動部６６と同一であり、対比判定部７１は基準画像生成部５２の対比判定部６７と同一である。したがって、ここではその説明を省略する。

なお、画像処理部５を構成する中心抽出部６１、エッジ強調部６２、二値化部６３、膨張・収縮部６４、画像回転部６５、６９、画像移動部６６、７０、画像積算部６８、および対比判定部６７、７１は、それぞれの機能を有するものであれば、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれで構成してもよい。一部をハードウェアとし残りをソフトウェアとすることも可能である。本実施例では、処理速度を高める上で有利なハードウェアにより画像処理部５の全体が構成されている。

（動作）
次に、図４〜図１２を参照しながら、ディスク識別装置１の動作について説明する。

まず、図４に示すように、ステップＳ１において、初期化がなされる。初期化では、撮像素子４２のフレームレート、撮像タイミングセンサ３の感度などが設定される。

次のステップＳ２において、基準画像を登録するか否かが判定される。すなわち、登録スイッチ９がオンされたか否かが判定される。登録スイッチ９がオンの場合、ステップＳ３に進み、後述の基準画像の登録が実行される。登録スイッチ９がオフの場合、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、撮像タイミングセンサ３がオンしたか否かが判定される。換言すれば、ディスク搬送路３１を移動するディスクＤが撮像位置に到達したか否かが判定される。ディスクＤが撮像位置に到達した場合、撮像タイミングセンサ３がオンする。すなわち、ディスク搬送路３１におけるディスクＤの移動に対応して、撮像タイミングセンサ３がオンする。撮像タイミングセンサ３がオンの場合、ステップＳ５に進む。ディスクＤが撮像位置に到達しない場合、撮像タイミングセンサ３がオフの状態に保たれ、ステップＳ４が繰り返し実行される。換言すれば、ディスクＤが撮像位置に到達する迄は、待機状態となる。

次のステップＳ５では、制御部４が発光素子２２に点灯制御信号ＬＣＳを出力し、発光素子２２が点灯制御信号ＬＣＳに基づいて短時間点灯（すなわち、フラッシュ）される。これにより、投光装置１１から撮像窓３３に向かう拡散光が発せられ、撮像窓３３と相対するディスクＤが投光される。

次のステップＳ６では、制御部４が撮像素子４２に撮像制御信号ＩＣＳを出力し、撮像素子４２が撮像制御信号ＩＣＳに基づいて識別対象ディスクＴＤを撮像する。換言すれば、二次元撮像装置１２により識別対象ディスクＴＤの撮像画像が取得される。撮像素子４２は、取得された撮像画像データＩＤを制御部４に出力する。制御部４は、供給された撮像画像データＩＤを記憶部６に転送する。記憶部６は、送られた撮像画像データＩＤに基づく撮像画像を撮像画像保持部５４に格納し保持する。

なお、ステップＳ６で取得される撮像画像は、識別対象ディスクＴＤにおける表面および裏面のいずれかの画像である。そのため、識別対象ディスクＴＤの表面および裏面の模様が異なる場合、後述の表面および裏面のそれぞれの基準画像と対比する必要がある。本実施例では、識別対象ディスクＴＤの表面および裏面の模様が異なるものとして説明する。

次のステップＳ７では、画像処理部５の前処理部５１が撮像画像保持部５４に保持された撮像画像に対し前処理を実行する。前処理は、図５に示すように、中心抽出、エッジ強調、二値化、膨張・収縮の順で実行される。まず、ステップＳ８１において、中心抽出部６１が撮像画像保持部５４に保持された撮像画像における中心位置を抽出する。抽出された中心位置の座標値は記憶部６の図示しない記憶領域に格納される。

次のステップＳ８２では、エッジ強調部６２が撮像画像保持部５４に保持された撮像画像についてエッジ強調の処理を実行する。エッジ強調された画像は、記憶部６の処理画像保持部５５に保持される。

続くステップＳ８３では、二値化部６３が処理画像保持部５５に保持されたエッジ強調後の画像を二値化する。二値化された画像は、処理画像保持部５５に保持される。

その後、ステップＳ８４において、膨張・収縮部６４が処理画像保持部５５に保持された二値化後の画像に対し膨張・収縮処理を実行する。膨張・収縮処理により、二値化された画像のノイズ除去やパターン欠陥の修復等がなされる。膨張・収縮された画像は、処理画像保持部５５に保持される。
こうして図４のステップＳ７の前処理が完了し、当該前処理が施された撮像画像が被識別画像として処理画像保持部５５に保持される。

次のステップＳ８では、画像対比判定が実行される。画像対比判定では、ステップＳ３において登録された基準画像とステップＳ７において処理画像保持部５５に保持された被識別画像とを対比し、その対比結果により識別対象ディスクＴＤの真偽が識別される。換言すれば、基準画像との対比結果が所定の基準を満たした場合に一致（真正ディスク）と判定され、それ以外の場合に不一致（偽ディスク）と判定される。このステップＳ７における画像対比判定の詳細については後述する。

次のステップＳ９では、ステップＳ８の画像対比判定における結果が画像処理部５から制御部４に出力される。制御部４は、識別対象ディスクＴＤが真正ディスクであるか偽ディスクであるかに応じた処理を行うことができる。例えば、真正ディスクと偽ディスクとを選別することができる。ステップＳ８の実行後、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ９の各処理が繰り返し実行される。

（基準画像登録）
次に、図６〜図１０を参照しながら、図４のステップＳ３で実行される基準画像の登録について説明する。基準画像の登録は、真正ディスクと同じ種類の複数のサンプルディスクＳＤの表面および裏面の画像を二次元撮像装置１２により取得して行われる。サンプルディスクＳＤとしては、所定の母集団から無作為に抽出された複数のディスクが使用される。

図６の基準画像登録では、最初のステップＳ１１において、登録設定がなされる。登録設定では、例えば、登録するディスクや画像の種類の数が設定される。ここでは、表面および裏面の模様が異なる１種類のディスクについて基準画像を登録する場合について説明する。この場合、表面および裏面に対応する２種類の画像が登録されることになり、後述するように面番号ｋ（「０」または「１」）で指定される。

次のステップＳ１２では、各面番号ｋ（「０」または「１」）毎の画像番号ｉ、ｊにそれぞれ「０」が設定される。換言すれば、画像番号ｉ、ｊが初期化される。

次のステップＳ１３では、登録が終了したか否かが判定される。登録終了は、登録スイッチ９がオフされたか否かで判定される。登録スイッチ９がオンの場合にはステップＳ１３に進み、登録スイッチ９がオフの場合にはステップＳ２０に進む。

まず、登録スイッチ９がオンの場合について説明する。ステップＳ１３では、図４のステップＳ４と同様に、撮像タイミングセンサ３がオンしたか否かが判定される。サンプルディスクＳＤが撮像位置に到達した場合、撮像タイミングセンサ３がオンする。撮像タイミングセンサ３がオンの場合、ステップＳ１４に進む。サンプルディスクＳＤが撮像位置に到達しない場合、撮像タイミングセンサ３がオフの状態に保たれ、ステップＳ１３が繰り返し実行され、サンプルディスクＳＤが撮像位置に到達する迄は、待機状態となる。

次のステップＳ１４では、図４のステップＳ５と同様に、制御部４がＬＥＤ２２に点灯制御信号ＬＣＳを出力し、発光素子２２が点灯制御信号ＬＣＳに基づいて短時間点灯（すなわち、フラッシュ）される。これにより、投光装置１１から撮像窓３３に向かう拡散光が発せられ、撮像窓３３と相対するサンプルディスクＳＤが投光される。

次のステップＳ１５では、図４のステップＳ６と同様に、制御部４が撮像素子４２に撮像制御信号ＩＣＳを出力し、撮像素子４２が撮像制御信号ＩＣＳに基づいてサンプルディスクＳＤを撮像する。換言すれば、二次元撮像装置１２によりサンプルディスクＳＤの撮像画像が取得される。撮像素子４２は、取得された撮像画像に基づく撮像画像データを制御部４に出力する。制御部４は、供給された撮像画像データＩＤに基づく撮像画像を記憶部６の撮像画像保持部５４に格納し保持する。

次のステップＳ１６では、図４のステップＳ７と同様に、画像処理部５の前処理部５１が撮像画像保持部５４に保持されたサンプルディスクＳＤの撮像画像（以下、サンプル画像という）に対し、図５のステップＳ８１〜Ｓ８４において中心抽出、エッジ強調、２値化および膨張・収縮の順で処理を実行する。このとき、抽出された中心位置の座標は記憶部６の図示しない記憶領域に格納され、前処理により二値化されたサンプル画像（以下、二値サンプル画像という）が生成される。

次のステップＳ１７では、画像番号ｉが「０」であるか否かが判定される。換言すれば、サンプルディスクＳＤの表面および裏面のいずれか一方の１番目の画像に関する画像データであるか否かを判断する。画像番号ｉが「０」の場合（すなわち、１番目の画像データである場合）、ステップＳ１８に進む。画像番号ｉが「０」でない場合（すなわち、２番目以降の画像データである場合）、図７のステップＳ３１に進む。

ステップＳ１７において画像番号ｉが「０」である場合に実行されるステップＳ１８では、サンプルディスクＳＤの表面および裏面のいずれか一方を示す面番号ｋに「０」が設定される。

次のステップＳ１９では、ステップＳ１６において生成された二値サンプル画像が面番号ｋ（すなわち、面番号「ｋ＝０」）の積算画像として処理画像保持部５５に保持される。

次のステップＳ２０では、画像番号ｉに「１」が加算された値が新たな画像番号ｉとして設定される。換言すれば、画像番号ｉが更新される。その後、ステップＳ１３に戻る。

ステップＳ１７において画像番号ｉが「０」でない場合に実行される図７のステップＳ３１では、面番号ｋに「０」が設定される。換言すれば、面番号ｋが初期化される。

次のステップＳ３２では、回転角度θに「０」が設定される。換言すれば、回転角度θが初期化される。

次のステップＳ３３では、面番号ｋの積算画像が選択される。すなわち、処理画像保持部５５に保持された面番号ｋの「ｉ−１」番目の前処理後の画像データが指定される。

続いて実行されるステップＳ３４〜Ｓ３６では、画像番号ｉ、ｊが「２」以上の場合にのみ、ステップＳ３３で選択された積算画像に対して前処理が実行される。これは、画像番号ｉ、ｊが「１」の場合、図６のステップＳ１９および図８のステップＳ７０（後述）において格納される積算画像が二値積算画像であるため、前処理が重複しないようにするためである。

すなわち、ステップＳ３４では、画像番号ｉが「２」以上であるか否かが判定される。画像番号ｉが「２」以上の場合にはステップＳ３５に進み、画像番号ｉが「２」未満（実質的には、画像番号ｉが「１」）の場合にはステップＳ３７に進む。

次のステップＳ３５では、画像番号ｊが「２」以上であるか否かが判定される。画像番号ｊが「２」以上の場合にはステップＳ３６に進み、画像番号ｊが「２」未満（実質的には、画像番号ｊが「１」）の場合にはステップＳ３７に進む。

次のステップＳ３６では、ステップＳ３３で選択された積算画像の前処理が実行される。このステップにおいても、図５のステップＳ８１〜Ｓ８４が順次実行される。これにより、二値化された積算画像（すなわち、二値積算画像）が生成される。

次のステップＳ３７では、二値サンプル画像と面番号ｋの二値積算画像とを対比する画像比較が実行される。このとき、二値サンプル画像および二値積算画像の対比は、所定の画素領域の全体に亘って実行される。画像比較では、二値サンプル画像および二値積算画像を画素単位で比較し、画素値の相違する画素数をカウントすることにより相違度ＤＦが算出される。

次のステップＳ３８では、回転角度θが「０」であるか否かが判定される。「θ＝０」の場合にはステップＳ４０に進み、「θ≠０」の場合にはステップＳ３９に進む。

ステップＳ４０および次のステップＳ４１では、相違度ＤＦの最小値を示す最小相違度ＤＦｍと、相違度ＤＦが最小となる最小相違度回転角度θｍとが設定される。すなわち、ステップＳ４１において最小相違度ＤＦｍとして現在の相違度ＤＦが設定され、ステップＳ４２において最小相違度回転角度θｍとして現在の回転角度θが設定される。設定された最小相違度ＤＦｍおよび最小相違度回転角度θｍは、記憶部６の図示されない領域に格納される。

ステップＳ３８において「θ＝０」の場合、ステップＳ３７において算出された相違度ＤＦが最小相違度ＤＦｍとして設定され、最小相違度回転角度θｍとして「０」が設定される。

ステップＳ３８において「ｎ≠０」の場合、ステップＳ３９において、ステップＳ３７で算出された相違度ＤＦが最小相違度ＤＦｍ未満であるか否かが判定される。「ＤＦ＜ＤＦｍ」の場合、すなわち、ステップＳ３７で算出された相違度ＤＦが既に設定されている最小相違度ＤＦｍより小さい場合、ステップＳ４０に進み、最小相違度ＤＦｍが更新される。「ＤＦ≧ＤＦｍ」の場合、ステップＳ４２に進み、現在の最小相違度ＤＦｍおよび最小相違度角度θｍがそのまま維持される。

次のステップＳ４２では、現在の回転角度θに回転角度増分θｄを加算して得られた値が新たな回転角度θとして設定される。換言すれば、回転角度θが更新される。本実施例では、二値サンプル画像を１回転したときに「θ＝０」の画像を含めて全１００枚の二値サンプル画像が得られるように、θｄが設定される。この場合のθｄは「３．６°」である。

次のステップＳ４３では、ステップＳ４２で更新された回転角度θが「３６０°」以上であるか否かが判定される。「θ＜３６０°」の場合、ステップＳ４４に進み、撮像画像保持部１７２に保持された二値サンプル画像がステップＳ４２で設定された回転角度で画像回転部６５によって回転された後、ステップＳ３７に戻る。これにより、回転角度θが「３６０°」以上となるまで、ステップＳ３７〜Ｓ４４が繰り返し実行される。換言すれば、「θ＝０」の場合を含めて回転角度の異なる複数の二値サンプル画像と二値積算画像との対比がなされる。こうして、二値積算画像に対する二値サンプル画像の凡その回転角度ずれ量が算出される。

ステップＳ４３において「θ≧３６０°」の場合、図８のステップＳ５１に進み、回転角度カウント数ｍとして「０」が設定される。回転角度カウント数ｍは、記憶部６の図示されない領域に保持される。

次のステップＳ５２では、回転角度カウント数ｍが「０」と一致するか否かが判定される。「ｍ＝０」の場合、ステップＳ５３において、回転角度θとして最小相違度回転角度θｍが設定された後、ステップＳ５７に進む。「ｍ≠０」の場合、ステップＳ５４に進む。

次のステップＳ５４では、回転角度カウント数ｍが「１」と一致するか否かが判定される。「ｍ＝１」の場合、ステップＳ５５において、回転角度θとして最小相違度回転角度θｍから回転角度増分θｓを減算した「θｍ−θｓ」が設定された後、ステップＳ５７に進む。「ｍ≠１」の場合、ステップＳ５６において、回転角度θとして最小相違度回転角度θｍに回転角度増分θｓを加算した「θｍ＋θｓ」が設定された後、ステップＳ５７に進む。ここでの回転角度増分θｓは、回転角度増分θｄより小さい値に設定される。本実施例では、回転角度増分θｓは「１°」である。

次のステップＳ５７では、撮像画像保持部１７２に保持された二値サンプル画像がステップＳ５３、Ｓ５５、Ｓ５６で設定された回転角度で画像回転部６５によって回転された後、ステップＳ５８に進む。
次のステップＳ５８では、画像移動カウント数ｎに「０」が設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｎが初期化（すなわち、リセット）される。

次のステップＳ５９では、図９の平行移動処理が実行される。図９の平行移動処理では、処理画像保持部５５に保持された二値サンプル画像が、画像移動カウント数ｎに対応した所定の方向に平行移動される。平行移動された二値サンプル画像は、処理画像保持部５５に保持される。すなわち、ステップＳ９１では、画像移動カウント数が「０」か否かが判定され、「ｎ＝０」の場合、ステップＳ９８において二値サンプル画像が右上方に１ピクセル移動（図１０（Ａ）の位置Ｐ１に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「＋１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠０」の場合、ステップＳ９２に進み、画像移動カウント数ｎが「１」か否かが判定される。「ｎ＝１」の場合、ステップＳ９９において二値サンプル画像が上方に１ピクセル移動（図１０（Ｂ）の位置Ｐ２に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠１」の場合、ステップＳ９３に進み、画像移動カウント数ｎが「２」か否かが判定される。「ｎ＝２」の場合、ステップＳ１００において二値サンプル画像が左上方に１ピクセル移動（図１０（Ｃ）の位置Ｐ３に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」およびＹ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠２」の場合、ステップＳ９４に進み、画像移動カウント数ｎが「３」か否かが判定される。「ｎ＝３」の場合、ステップＳ１０１において二値サンプル画像が左方に１ピクセル移動（図１０（Ｄ）の位置Ｐ４に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠３」の場合、ステップＳ９５に進み、画像移動カウント数ｎが「４」か否かが判定される。「ｎ＝４」の場合、ステップＳ１０２において二値サンプル画像が右方に１ピクセル移動（図１０（Ｅ）の位置Ｐ５に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠４」の場合、ステップＳ９６に進み、画像移動カウント数ｎが「５」か否かが判定される。「ｎ＝５」の場合、ステップＳ１０３において二値サンプル画像が右下方に１ピクセル移動（図１０（Ｆ）の位置Ｐ６に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」およびＹ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠５」の場合、ステップＳ９７に進み、画像移動カウント数ｎが「６」か否かが判定される。「ｎ＝６」の場合、ステップＳ１０４において二値サンプル画像が下方に１ピクセル移動（図１０（Ｇ）の位置Ｐ７に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。「ｎ≠６」の場合、ステップＳ１０５に進み、二値サンプル画像が左下方に１ピクセル移動（図１０（Ｈ）の位置Ｐ８に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「−１」ピクセル移動）された後、図９のステップＳ５９に戻る。なお、図１０では、平行移動の方向を明瞭に示すため、便宜的に移動距離を大きく示している。

図９のステップＳ５９の実行後、図８のステップＳ６０において現在の画像移動カウント数ｎに「１」が加算され、新たな画像移動カウント数ｎが設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｎが更新される。

次のステップＳ６１では、画像移動カウント数ｎが「８」以上であるか否かが判定される。画像移動カウント数ｎが「８」以上でない場合（すなわち、「ｎ＜８」の場合）、ステップＳ６２に進み、図７のステップＳ３７と同様に、処理画像保持部５５に保持された二値積算画像と二値サンプル画像とを対比する画像比較が実行されて相違度ＤＦが算出される。

次のステップＳ６３では、ステップＳ６２で算出された相違度ＤＦが所定閾値以下か否かが判定される。閾値以下の場合、ステップＳ６４において処理画像保持部５５に保持された積算画像に二値サンプル画像を重ね合わせる処理を行い、ステップＳ６５において新たな積算画像として処理画像保持部５５に保持する。これにより、積算画像が更新された後、図６のステップＳ３に戻る。相違度ＤＦが閾値を超えている場合、ステップＳ５９に戻り、ステップＳ５９〜Ｓ６３が繰り返し実行される。すなわち、二値サンプル画像と二値積算画像との対比が、平行移動の方向を変えながら繰り返し実行される。

ステップＳ６１において画像移動カウント数ｎが「８」以上の場合（すなわち、「ｎ≧８」の場合）、ステップＳ６６に進み、新たな回転角度カウント数ｍとして現在の回転角度カウント数ｍに「１」を加算した「ｍ＋１」を設定する。

次のステップＳ６６では、回転角度カウント数ｍが「２」以下であるか否かを判定する。「ｍ≦２」の場合、ステップＳ５２に戻り、ステップＳ５２〜Ｓ６３が繰り返し実行される。

ステップＳ６６において「ｍ＞２」の場合、ステップＳ６７に進み、現在の面番号ｋに「１」が加算され、新たな面番号ｋが設定される。換言すれば、面番号ｋが更新される。

次のステップＳ６９では、面番号ｋが「２」以上であるか否かが判定される。面番号ｋが「２」未満（すなわち、「ｋ＜２」）の場合、次のステップＳ７０に進み、画像番号ｊが「０」であるか否かが判定される。「ｊ＝０」の場合、次のステップＳ７１に進み、二値サンプル画像が面番号ｋの積算画像として処理画像保持部５５に保持される。そして、次のステップＳ７２において、新たな画像番号として現在の画像番号ｊに「１」を加算した「ｊ＋１」を設定した後、図６のステップＳ３に戻る。

ステップＳ７０において「ｊ≠０」と判定された場合、図７のステップＳ３２に戻る。これにより、ステップＳ６７において更新された面番号ｋについて、ステップ３２〜Ｓ６９の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ６９において「ｋ≧２」と判定された場合、図６のステップＳ３に戻る。換言すれば、「ｋ＝１」に設定された状態で、ステップＳ５２〜Ｓ８４の処理が再度実行される。すなわち、裏面の基準画像との対比が行われる。面番号ｋが「２」以上（すなわち、「ｋ≧２」）の場合、ステップＳ８６において不一致と判定され、図６のステップＳ７に戻る。

次に、図６のステップＳ３において登録スイッチ９がオフされた場合について説明する。この場合、ステップＳ２１に進み、面番号ｋに「０」が設定される。換言すれば、面番号ｋが初期化される。

次のステップＳ２２では、処理画像保持部５５に保持された面番号ｋの積算画像が選択される。

次のステップＳ２３では、図７のステップＳ３６と同様に、積算画像の前処理が実行されて二値積算画像が生成される。

次のステップＳ２４では、回転角度θに「０」が設定される。換言すれば、回転角度θが初期化される。

次のステップＳ２５では、ステップＳ２２で生成された二値積算画像を面番号ｋおよび回転角度θに関連付けて基準画像として基準画像保持部５６に保持する。

次のステップＳ２６では、回転角度θに回転角度増分θｄを加算した「θ＋θｄ」を新たな回転角度θとして設定する。換言すれば、回転角度θを更新する。

次のステップＳ２７では、回転角度θが「３６０°」以上であるか否かを判定する。「θ＜３６０°」の場合、ステップＳ２８に進み、画像回転部６５により「θ＝０」の二値積算画像を回転させた後、ステップＳ２５に戻る。ステップＳ２７において「θ≧３６０°」である場合には、ステップＳ２９に進み、面番号ｋに「１」を加算した「ｋ＋１」を新たな面番号ｋとして設定する。換言すれば、面番号が更新される。

次のステップＳ３０では、更新された面番号ｋが「２」以上であるか否かが判断される。「ｋ＜２」の場合、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２〜Ｓ２８の処理が繰り返し実行される。「ｋ≧２」の場合、図４のステップＳ３に戻る。

（画像対比判定）
次に、図１１及び図１２を参照しながら、図４のステップＳ８で実行される画像対比判定について説明する。

まず、ステップＳ１１１において面番号ｋに「０」が設定される。換言すれば、面番号ｋが初期化される。

次のステップＳ１１２では、回転角度θに「０」が設定される。換言すれば、回転角度θが初期化される。

次のステップＳ１１３では、基準画像保持部５６に保持された複数の基準画像の内の面番号ｋ、回転角度θに対応する基準画像が選択される。

次のステップＳ１１４では、ステップＳ１１３で選択された基準画像と処理画像保持部５５に保持された被識別画像（すなわち、図４において前処理が施された識別対象ディスクＴＤの二値画像）とが比較される。この画像比較では、図７のステップＳ３７の場合と同様に、被識別画像および基準画像を画素単位で比較し、画素値の相違する画素数をカウントすることにより相違度ＤＦが算出される。

次のステップＳ１１５では、回転角度θが「０」であるか否かが判定される。｛θ＝０」の場合にはステップＳ１１７に進み、「θ≠０」の場合にはステップＳ１１６に進む、

ステップＳ１１７および次のステップＳ１１８では、相違度ＤＦの最小値を示す最小相違度ＤＦｍと、相違度ＤＦが最小となる最小相違度回転角度θｍとが設定される。すなわち、ステップＳ４１において最小相違度ＤＦｍとして現在の相違度ＤＦが設定され、ステップＳ４２において最小相違度回転角度θｍとして現在の回転角度θが設定される。設定された最小相違度ＤＦｍおよび最小相違度回転角度θｍは、記憶部６の図示されない領域に格納される。

ステップＳ１１５において「θ≠０」の場合、ステップＳ１１６において、ステップＳ１１４で算出された相違度ＤＦが最小相違度ＤＦｍ未満であるか否かが判定される。「ＤＦ＜ＤＦｍ」の場合、すなわち、ステップＳ１１４で算出された相違度ＤＦが既に設定されている最小相違度ＤＦｍより小さい場合、ステップＳ１１７に進み、最小相違度ＤＦｍが更新される。「ＤＦ≧ＤＦｍ」の場合、ステップＳ１１９に進み、現在の最小相違度ＤＦｍおよび最小相違度角度θｍがそのまま維持される。

次のステップＳ１１９では、現在の回転角度θに回転角度増分θｄを加算して得られた値が新たな回転角度θとして設定される。換言すれば、回転角度θが更新される。回転角度増分θｄは、図７のステップＳ４２の場合と同様に「３．６°」である。

次のステップＳ１２０では、ステップＳ１１９で更新された回転角度θが「３６０°」以上であるか否かが判定される。「θ＜３６０°」の場合、ステップＳ１１３に戻り、ステップＳ１１３〜Ｓ１２０が繰り返し実行される。換言すれば、「θ＝０」の場合を含めて回転角度の異なる複数の基準画像と被識別画像との対比がなされる。このとき、基準画像および被識別画像の対比は、所定の画素領域の全体に亘って実行される。こうして、基準画像に対する被識別画像の凡その回転角度ずれ量が算出される。

ステップＳ１２０において「θ≧３６０°」の場合、図１２のステップＳ１２１に進み、回転角度カウント数ｍとして「０」が設定される。回転角度カウント数ｍは、記憶部６の図示されない領域に保持される。

次のステップＳ１２２では、回転角度カウント数ｍが「０」と一致するか否かが判定される。「ｍ＝０」の場合、ステップＳ１２３において、回転角度θとして負の最小相違度回転角度「−θｍ」が設定された後、ステップＳ１２７に進む。「ｍ≠０」の場合、ステップＳ１２４に進む。

次のステップＳ１２４では、回転角度カウント数ｍが「１」と一致するか否かが判定される。「ｍ＝１」の場合、ステップＳ１２５において、回転角度θとして負最小相違度回転角度「−θｍ」から回転角度増分θｓを減算した「−θｍ−θｓ」が設定された後、ステップＳ１２７に進む。「ｍ≠１」の場合、ステップＳ１２６において、回転角度θとして負の最小相違度回転角度「−θｍ」に回転角度増分θｓを加算した「−θｍ＋θｓ」が設定された後、ステップＳ１２７に進む。ここでの回転角度増分θｓは、図８のステップＳ５５、Ｓ５６の場合と同様に「１°」である。

次のステップＳ１２７では、撮像画像保持部５４に保持された被識別画像がステップＳ１２３、Ｓ１２５、Ｓ１２６で設定された回転角度で画像回転部６５によって回転された後、ステップＳ１２８に進む。

次のステップＳ１２８では、画像移動カウント数ｎに「０」が設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｎが初期化される。

次のステップＳ１２９では、図９の平行移動処理が実行される。図９の平行移動処理では、処理画像保持部５５に保持された被識別画像が、画像移動カウント数ｎに対応した所定の方向に平行移動される。平行移動された被識別画像は、処理画像保持部５５に保持される。すなわち、ステップＳ９１では、画像移動カウント数が「０」か否かが判定され、「ｎ＝０」の場合、ステップＳ９８において被識別画像が右上方に１ピクセル移動（図１０（Ａ）の位置Ｐ１に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠０」の場合、ステップＳ９２に進み、画像移動カウント数ｎが「１」か否かが判定される。「ｎ＝１」の場合、ステップＳ９９において被識別画像が上方に１ピクセル移動（図１０（Ｂ）の位置Ｐ２に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠１」の場合、ステップＳ９３に進み、画像移動カウント数ｎが「２」か否かが判定される。「ｎ＝２」の場合、ステップＳ１００において被識別画像が左上方に１ピクセル移動（図１０（Ｃ）の位置Ｐ３に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」およびＹ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠２」の場合、ステップＳ９４に進み、画像移動カウント数ｎが「３」か否かが判定される。「ｎ＝３」の場合、ステップＳ１０１において被識別画像が左方に１ピクセル移動（図１０（Ｄ）の位置Ｐ４に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠３」の場合、ステップＳ９５に進み、画像移動カウント数ｎが「４」か否かが判定される。「ｎ＝４」の場合、ステップＳ１０２において被識別画像が右方に１ピクセル移動（図１０（Ｅ）の位置Ｐ５に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠４」の場合、ステップＳ９６に進み、画像移動カウント数ｎが「５」か否かが判定される。「ｎ＝５」の場合、ステップＳ１０３において被識別画像が右下方に１ピクセル移動（図１０（Ｆ）の位置Ｐ６に移動、すなわち、Ｘ軸方向に「＋１」およびＹ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠５」の場合、ステップＳ９７に進み、画像移動カウント数ｎが「６」か否かが判定される。「ｎ＝６」の場合、ステップＳ１０４において被識別画像が下方に１ピクセル移動（図１０（Ｇ）の位置Ｐ７に移動、すなわち、Ｙ軸方向に「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。「ｎ≠６」の場合、ステップＳ１０５に進み、被識別画像が左下方に１ピクセル移動（図１０（Ｈ）の位置Ｐ８に移動、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に各「−１」ピクセル移動）された後、図１２のステップＳ１２９に戻る。なお、図１０では、平行移動の方向を明瞭に示すため、便宜的に移動距離を大きく示している。

図１２のステップＳ１２９の実行後、次のステップＳ１３０において現在の画像移動カウント数ｎに「１」が加算され、新たな画像移動カウント数ｎが設定される。換言すれば、画像移動カウント数ｎが更新される。

次のステップＳ１３１では、画像移動カウント数ｎが「８」以上であるか否かが判定される。画像移動カウント数ｎが「８」以上でない場合（すなわち、「ｎ＜８」の場合）、ステップＳ１３２に進み、図１１のステップＳ１１４と同様に、基準画像保持部５６に保持された基準画像と被識別画像とを対比する画像比較が実行されて相違度ＤＦが算出される。このとき、基準画像および被識別画像の対比は、所定の画素領域の全体に亘って実行される。

次のステップＳ１３３では、ステップＳ１３２で算出された相違度ＤＦが所定閾値以下か否かが判定される。閾値以下の場合、ステップＳ１３４に進み、一致判定がなされ、図４のステップＳ８に戻る。相違度ＤＦが閾値を超えている場合、ステップＳ１２９に戻り、ステップＳ１２９〜Ｓ１３３が繰り返し実行される。すなわち、基準画像と被識別画像との対比が、平行移動の方向を変えながら繰り返し実行される。

ステップＳ１３１において画像移動カウント数ｎが「８」以上の場合（すなわち、「ｎ≧８」の場合）、ステップＳ１３５に進み、新たな回転角度カウント数ｍとして現在の回転角度カウント数ｍに「１」を加算した「ｍ＋１」を設定する。

次のステップＳ１３６では、回転角度カウント数ｍが「２」以下であるか否かを判定する。「ｍ≦２」の場合、ステップＳ１２２に戻り、ステップＳ１２２〜Ｓ１３３が繰り返し実行される。

ステップＳ１３６において「ｍ＞２」の場合、ステップＳ１３７に進み、現在の面番号ｋに「１」が加算され、新たな面番号ｋが設定される。換言すれば、面番号ｋが更新される。

次のステップＳ１３８では、面番号ｋが「２」以上であるか否かが判定される。面番号ｋが「２」未満（すなわち、「ｋ＜２」）の場合、次のステップＳ１３９に進み、不一致判定がなされた後、図１１のステップＳ１１２に戻る。これにより、ステップＳ１３７において更新された面番号ｋについて、ステップ１２２〜Ｓ１３８の処理が繰り返し実行される。
ステップＳ６９において「ｋ≧２」と判定された場合、次のステップＳ１３９に進み、不一致判定がなされた後、図１１のステップＳ１１２に戻る。

上述した通り、本発明の一実施例のディスク識別装置１では、真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクＳＤの撮像画像が撮像装置により取得された場合、画像積算部６８が当該撮像画像の回転ずれおよび位置ずれを補正しつつ当該複数の撮像画像を重ね合わせることにより積算画像を生成する。基準画像保持部５６は、画像積算部６８により生成された積算画像に基づいて二値化部６３により生成された二値画像を基準画像として保持する。識別対象ディスクＴＤの撮像画像が撮像装置により取得された場合、処理画像保持部（すなわち、被識別画像保持部）５５が当該撮像画像に基づいて二値化部により生成された二値画像を被識別画像として保持する。識別部５３は、基準画像保持部５６に保持された基準画像と被識別画像保持部５５に保持された被識別画像とを対比することにより識別対象ディスクの真偽を識別する。

画像積算部６８により生成される積算画像は、複数のサンプルディスクＳＤの各撮像画像が有する模様情報を統合した統合模様情報を有している。換言すれば、基準画像には、新品ディスクや使用中に摩耗や傷が生じたサンプルディスクＳＤの模様情報が含まれる。識別部５３は、基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行う。

識別対象ディスクＴＤが新品である場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は高くなり、一致度は低くなる。積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。他方、識別対象ディスクＴＤが摩耗や傷が生じたディスクの場合、新品ディスクにより生成された基準画像を用いた場合に比べ、対比結果としての相違度は低くなり、一致度は高くなる。これもまた、積算画像が摩耗や傷が生じたディスクの模様情報を含むからである。換言すれば、識別部における対比結果において、識別対象ディスクが新品である場合と、そうでない場合との差が小さくなる。識別部５３は基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うため、上記の識別結果の差はより一層小さくなる。識別対象ディスクＴＤの表面の模様について可能な限り広範囲に亘って識別しているからである。したがって、対比結果の判定における相違度の閾値をセキュリティボリューム１０で適宜に設定することにより、長期間の使用によりディスクの摩耗や傷などの影響を受け難く、高い精度での識別が可能となる。

また、識別部５３により基準画像における統合模様情報を含む所定の画素領域の全体に亘って撮像画像との対比を行うようしているので、特徴データに基づいて識別する場合に比べ、二次元撮像装置１２（ひいては、撮像素子４２）の画素数が少なくても、高精度の識別が可能となり、さらに、ディスク表面の模様が多種多様であっても、それに容易に対応できる。

（変形例）
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図４のステップＳ８の画像対比判定においては被識別画像を平行移動させているが、基準画像を平行移動させてもよい。また、基準画像の回転に換えて被識別画像を回転することによっても同様の効果が得られる。さらに、登録スイッチ９がオンからオフされた場合に基準画像の登録を終了させているが、各面番号ｋに対応する二値積算画像を生成する過程で予め設定された画像数の積算画像が得られたときに登録の処理を終了させることも可能である。また、面番号ｋの最大数を適宜に設定することにより複数種類のディスクの識別が可能となる。

なお、本発明はディスクの一面の大部分に模様が形成されたディスクに限定されるものではなく、その一面の一部に特徴部分（例えば、硬貨の額面を示す部分）を有するディスクの識別を行う場合についても有効である。

１ ディスク識別装置
２ 画像取得部
３ 撮像タイミングセンサ
４ 制御部
５ 画像処理部
６ 記憶部
７ 入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）
８ 状態表示器
９ 登録スイッチ
１０ セキュリティボリューム
１１ 投光装置
１２ 二次元撮像装置
２１ 面投光装置
２２ 発光素子
２３ 導光板
２４ 反射シート
２５ 拡散シート
２６ ハーフミラー
３１ ディスク搬送路
３２ ベース板
３３ 撮像窓
３４ 透光板
３５ 撮像領域
４１ 集光レンズ
４２ 撮像素子
５１ 前処理部
５２ 基準画像生成部
５３ 識別部
５４ 撮像画像保持部
５５ 処理画像保持部
５６ 基準画像保持部
６１ 中心抽出部
６２ エッジ強調部
６３ 二値化部
６４ 膨張・収縮部
６５ 画像回転部
６６ 画像移動部
６７ 対比判定部
６８ 画像積算部
６９ 画像回転部
７０ 画像移動部
７１ 対比判定部
ＴＳ タイミング信号
ＬＣＳ 点灯制御信号
ＩＣＳ 撮像制御信号
ＭＣＳ 制御信号
ＰＣＳ 制御信号
ＩＳ 識別信号
ＩＤ 撮像画像データ
ＢＤ 処理画像データ
ＭＤ 積算画像データ
ＢＭＤ二値積算画像データ
ＲＩＤ 基準画像データ

Claims (2)

1. ディスクの一面を撮像して撮像画像を取得する撮像装置と、
   前記撮像装置で取得された撮像画像を二値化して二値画像を生成する二値化部と、
   真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの撮像画像が前記撮像装置により取得された場合、当該撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ当該複数の撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上での積算画像を生成する画像積算部と、
   前記画像積算部により生成された積算画像に基づいて前記二値化部により生成された二値画像を基準画像として保持する基準画像保持部と、
   識別対象ディスクの撮像画像が前記撮像装置により取得された場合、当該撮像画像に基づいて前記二値化部により生成された二値画像を被識別画像として保持する被識別画像保持部と、
   前記基準画像保持部に保持された前記基準画像と前記被識別画像保持部に保持された前記被識別画像とを対比することにより前記識別対象ディスクの真偽を識別する識別部と、
   を備え、
   前記画像積算部は、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する、ディスク識別装置。
2. 真正ディスクとして識別すべき複数のサンプルディスクの一面を撮像装置により撮像して複数の撮像画像を順次取得する工程と、
   前記取得されたサンプルディスクの撮像画像の回転ずれおよび位置ずれをＸ−Ｙ座標上で補正しつつ前記複数のサンプルディスクの撮像画像をＸ−Ｙ座標上で重ね合わせることによりＸ−Ｙ座標上での積算画像を生成する工程と、
   前記積算画像に基づいて生成された二値画像を基準画像として基準画像保持部に保持する工程と、
   識別対象ディスクの一面を前記撮像装置により撮像して撮像画像を取得し、取得された識別対象ディスクの撮像画像に基づいて二値画像を生成し、当該二値画像を被識別画像として被識別画像保持部に保持する工程と、
   前記基準画像保持部に保持された前記基準画像と前記被識別画像保持部に保持された前記被識別画像とを対比して前記識別対象ディスクの真偽を識別する工程と、
   を備え、
   前記積算画像を生成する工程では、重ね合わせの度に重ね合わせの対象となる二の画像を対比し、当該対比結果が所定条件を満足する場合にのみ重ね合わせを実行する、ディスク識別方法。
   

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