JPH07220087A - Neuro identification/loss separation device for sheet paper or the like by random masking system - Google Patents
Neuro identification/loss separation device for sheet paper or the like by random masking systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ニューラルネットワー
クによって紙幣、ギフト券等の紙葉類のパターンを認識
すると共に、紙葉類の汚れ、破れなどによる正損レベル
を認識し得る装置に関し、特に紙葉類搬送方向に対して
縦長状のカラムマスクを用いて紙葉類のマスクをランダ
ムに被覆することにより、識別に使用するパターン画像
を縮小して小規模で効率良く分離演算すると共に、正損
レベルを判定演算するようにしたランダムマスク方式に
よる紙葉類のニューロ識別/正損分離装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device capable of recognizing patterns of paper sheets such as banknotes and gift certificates by a neural network, and recognizing a damage level due to stains and tears of the paper sheets. By randomly covering the paper sheet mask with a column mask that is vertically long in the paper sheet transport direction, the pattern image used for identification is reduced and efficient small-scale separation calculation is performed. The present invention relates to a sheet neuro-identification / correction-separation device by a random mask method for determining and calculating a loss level.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、貨幣,文字等のパターンを認識す
るのにニューラルネットワークを用いたものとしては、
図27に示すようなものがある。図27の認識装置は、
被識別対象1の文字等をイメージセンサ2で読取って入
力画像3を得る。図27の入力画像3の場合、縦,横各
8分割なので、D(i.j)(但しi=1〜8、j=1
〜8)の64画素の入力情報として取得する。そして、
この64個の各画素データを分離演算部5に直接入力す
る。このとき、分離演算部5の入力層のニューロ素子
は、各画素に対応した64個が必要となる。そして、こ
の入力情報に基づきニューラルネットワークを用いてパ
ターンの認識を行なうようになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, a neural network for recognizing patterns such as currency and characters is as follows.
There is one as shown in FIG. The recognition device of FIG. 27 is
An input image 3 is obtained by reading the characters or the like of the identification target 1 with the image sensor 2. In the case of the input image 3 in FIG. 27, since it is divided into eight vertically and horizontally, D (i.j) (where i = 1 to 8 and j = 1
8 to 64) as input information of 64 pixels. And
Each of the 64 pixel data is directly input to the separation calculation unit 5. At this time, the number of neuro elements in the input layer of the separation calculation unit 5 is required to be 64 corresponding to each pixel. Then, a pattern is recognized using a neural network based on this input information.
【0003】一方、従来の紙葉類の正損分離は、破れ、
穴明き、汚れ等を別々にランク付けして分離する技術
で、最終的にはこれらの結果を統合して紙葉類の損傷レ
ベルを判定していた。特に、その分離技術の基本は、各
センサから得られる情報をもとに閾値を設定し、損傷レ
ベルの低い情報と損傷レベルの高い情報との間での分離
が主であり、そのレベルの選択はユーザに委ねられてい
た。又、ニューラルネットワークでは、簡易的な折れ線
グラフによるシグモイド関数の近似を行なっていた。こ
れは誤差が大きく、入力如何では正確なニューロ出力値
が得られないなどの問題点があった。そして、シグモイ
ド関数の値を離散的にとってテーブルとして認識時に参
照し、詳細なシグモイド出力値を必要とする場合には線
形補間計算を行なって使用していた。また、ニューラル
ネットワークの重みの学習は、製品と分離されていなか
ったのでセキュリティ面での問題点があった。すなわ
ち、学習方式や学習データが第三者に漏洩する危惧があ
った。このため、製品が使用される国の紙幣等を現地か
ら調達し実際に紙幣を流して学習させ、学習結果を製品
に格納していたが、これには多くの手間と経費を要して
いた。On the other hand, the conventional separation of normal and defective sheets is broken,
A technique for ranking and separating perforations, stains, etc., and finally integrating these results to determine the damage level of paper sheets. In particular, the basis of the separation technology is to set a threshold value based on the information obtained from each sensor, and mainly to separate information with low damage level and information with high damage level, and select the level. Was left to the user. In the neural network, the sigmoid function is approximated by a simple line graph. This has a large error, and there is a problem that an accurate neuro output value cannot be obtained depending on the input. Then, the values of the sigmoid function are discretely referred to as a table at the time of recognition, and when a detailed sigmoid output value is required, linear interpolation calculation is performed and used. Further, learning of the weight of the neural network is not separated from the product, so there is a problem in terms of security. That is, there was a risk that the learning method and learning data would be leaked to a third party. For this reason, the banknotes of the country in which the product is used were procured from the field, the banknotes were actually flowed and learned, and the learning results were stored in the product, but this took a lot of time and money. .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の認識装置では、分離演算部5に入力する情報数が
入力画像3の画素数だけ必要であるため、入力層のニュ
ーロ素子も画素数と同じ数だけ必要となってくる。従っ
て、多数のニューロ素子を有する入力層を設けなければ
ならず、それに対応して隠れ層も多数のニューロ素子を
設ける必要があり、結局、非常に大がかりな分離演算部
5を用いなければパターン認識を行ない得なかった。However, in the conventional recognition apparatus as described above, since the number of pieces of information to be input to the separation calculation unit 5 is the same as the number of pixels of the input image 3, the neuro element of the input layer also has pixels. You will need as many as you have. Therefore, it is necessary to provide an input layer having a large number of neuro elements, and correspondingly, it is necessary to provide a large number of neuro elements in the hidden layer as well. In the end, pattern recognition is required unless a very large-scale separation operation unit 5 is used. Couldn't do.
【0005】画像処理としてエッジ抽出、2値化が考え
られるが、紙幣の特徴を抽出する処理技術を行なうには
画素数を多くし、細かく紙幣画像を計測することが必要
であり、また処理速度の点からも難しいものであった。
また、近年生物の神経回路網の情報伝達をモデル化した
ニューラルネットワークは、情報の内挿、学習によるア
ルゴリズムの自己組織化、及び並列処理などの優れた特
徴を有し種々のパターン認識に適し、特に学習によるア
ルゴリズムの自己組織化は、従来の経験による紙幣の特
徴パラメータ探索業務を軽減することが可能であるとさ
れ、ニューラルネットワークを使った紙幣識別機も近年
開発されつつある。特に米国ドル紙幣の様に札幅、札長
及び色相が同じ複数金種を識別するに適切な規模のニュ
ーラルネットワークの構成が望まれていた。Although edge extraction and binarization can be considered as image processing, it is necessary to increase the number of pixels and measure the banknote image finely in order to perform the processing technique for extracting the characteristics of the banknote, and the processing speed. It was also difficult in terms of.
Further, in recent years, a neural network that models the information transmission of a biological neural network has excellent characteristics such as information interpolation, learning algorithm self-organization, and parallel processing, and is suitable for various pattern recognition. In particular, it is said that the self-organization of the algorithm by learning can reduce the task of searching the characteristic parameters of banknotes by the conventional experience, and the banknote validator using the neural network is being developed in recent years. In particular, it has been desired to construct a neural network of a suitable scale for discriminating a plurality of denominations having the same bill width, bill length and hue such as US dollar bills.
【0006】ところで、紙葉類の正損分離には人の感性
が介在するものであり、その分離レベルは装置のユーザ
によって異なるので、紙葉類の損傷レベルを数段階設け
る必要がある。また、損傷レベルを上述の各項目に分離
して検出するので、これらを統合した最終判定が必ずし
も現物の見た目の損傷レベルと一致しない場合がある。
このような理由により、損傷レベルの設定をユーザ毎
に、しかも細かい要求に応えるように随時設定できる装
置が要望されていた。又、ニューロ演算装置では、シグ
モイド関数自体の計算を計算機にさせることは処理時間
の制約により無理があるので、上述のような近似値を使
用していたが、これには誤差が大ききい箇所があり、場
合によっては誤判定を起こす危惧があった。更にユーザ
の近くで、例えばユーザのメンテナンスを担当する営業
店等で、顧客の要望を満たす紙葉類の損傷レベルを簡易
に設定し直すことができる装置の出現が望まれていた。By the way, the sensitivity of a person intervenes in the normal separation of paper sheets, and the separation level differs depending on the user of the apparatus. Therefore, it is necessary to set several damage levels for the paper sheets. Further, since the damage level is detected separately for each of the above-mentioned items, the final judgment obtained by integrating these may not necessarily match the actual damage level of the actual item.
For these reasons, there has been a demand for a device that can set the damage level for each user and at any time so as to meet small demands. Further, in the neuro-arithmetic device, it is impossible to make the computer calculate the sigmoid function itself due to the processing time constraint, so the above-mentioned approximate value was used, but this has a large error. Yes, and in some cases there was a risk of making an erroneous decision. Further, there has been a demand for the advent of a device that can easily reset the damage level of a paper sheet that meets the customer's request, for example, at a sales office or the like in charge of maintenance of the user near the user.
【0007】本発明は上述の如き事情よりなされたもの
であり、本発明の目的は、分離演算部の入力層に入力す
る入力情報数(以下、スラブ数という)の数を減少させ
ても確実にパターンの認識を行ない得るようにして、分
離演算部の縮小化を実現すると共に、米ドル紙幣のよう
な金種間で同一サイズ、同一色相、酷似図柄の識別を生
物の神経回路網を模倣したニューラルネットワークと画
像の一部を被覆するランダムマスクで実現するランダム
マスク方式による紙葉類のニューロ識別装置を提供する
ことにある。更に本発明の目的は、紙葉類の損傷レベル
の設定をユーザ毎に細かい要求に応え得るようにし、セ
キュリティ面でも問題がなく、しかもメンテナンス担当
の営業店等で顧客の要望を満たす紙葉類の損傷レベルを
容易に設定し直すことができる紙葉類の正損分離装置を
提供することにある。The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to ensure even if the number of input information (hereinafter referred to as slab number) input to the input layer of the separation calculation unit is reduced. In addition to realizing the pattern recognition, the separation calculation unit can be downsized, and the same size, the same hue, and the similar pattern can be distinguished between denominations such as US dollar bills by imitating the neural network of organisms. An object of the present invention is to provide a neural discriminating device for paper sheets by a random mask method realized by a neural network and a random mask covering a part of an image. Further, the object of the present invention is to enable the setting of the damage level of the paper sheets to meet the detailed requirements for each user, and there is no problem in terms of security. An object of the present invention is to provide a damage / separation device for paper sheets, in which the damage level can be easily reset.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明はランダムマスク
方式による紙葉類のニューロ識別装置に関するもので、
本発明の上記目的は、識別すべき紙葉類の光学パターン
画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段で読
取られた画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手
段に記憶されている画像データから前記紙葉類の光学パ
ターン画像を抽出する画像抽出手段と、前記画像抽出手
段により抽出された前記光学パターン画像に対して前記
紙葉類の搬送方向と平行にランダムに複数種のカラムマ
スクを施し、前記各光学パターン画像における非マスク
画素の総和(スラブ値)に変換する前処理部と、前記ス
ラブ値を入力し、予め判定パターン分類に最適に調整さ
れたニューロ重みにより前記光学パターン画像の判定パ
ターン毎に分離演算値を算出するニューラルネットワー
クの分離演算部と、前記分離演算値の中で最大値を有す
る判定パターンを前記紙葉類の光学パターン画像の判定
値として出力するニューラルネットワークの判定部とを
具備することによって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a neuro-identifying device for paper sheets by a random mask method,
The above object of the present invention is stored in the image input means for inputting an optical pattern image of a paper sheet to be identified, the storage means for storing the image data read by the image input means, and the storage means. Image extracting means for extracting the optical pattern image of the paper sheet from the image data, and a plurality of types of columns that are randomly parallel to the transport direction of the paper sheet with respect to the optical pattern image extracted by the image extracting means. A pre-processing unit for applying a mask and converting into a total sum (slab value) of non-masked pixels in each of the optical pattern images, and inputting the slab value, and preliminarily adjusting the neuro patterns by the neuro weights optimally adjusted to the judgment pattern classification. A separation calculation unit of a neural network that calculates a separation calculation value for each judgment pattern of an image, and a judgment pattern having the maximum value among the separation calculation values It is accomplished by comprising a determination unit of the neural network for outputting a decision value of the optical pattern image of the serial paper sheet.
【0009】本発明はランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ正損分離装置に関するもので、本発明の上記
目的は、識別すべき紙葉類の光学パターン画像を入力す
る画像入力手段と、前記画像入力手段で読取られた画像
データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画像デー
タ記憶手段に記憶されている画像データから前記紙葉類
の光学パターン画像を抽出する画像抽出手段と、前記画
像抽出手段により抽出された前記光学パターン画像に対
して前記紙葉類の搬送方向と平行にランダムに且つ左右
対称に複数種のカラムマスクを施し、前記各光学パター
ン画像における非マスク画素のスラブ値に変換する前処
理部と、前記スラブ値を入力し、正損分離に最適に予め
調整されたニューロ重みにより前記光学パターン画像の
正損レベル毎に分離演算値を算出するニューラルネット
ワークの分離演算部と、前記分離演算値の中で最大値又
は最小値を有する正損レベルを前記紙葉類の判定正損レ
ベルとして出力するニューラルネットワークの判定部と
を具備することによって達成させる。The present invention relates to a neuro-loss / separation device for paper sheets using a random mask method, and an object of the present invention is to provide an image input means for inputting an optical pattern image of a paper sheet to be identified, and the image. Image data storage means for storing the image data read by the input means, image extraction means for extracting the optical pattern image of the paper sheet from the image data stored in the image data storage means, and the image extraction means A plurality of kinds of column masks are applied to the optical pattern image extracted by the method in a random and left-right symmetry parallel to the transport direction of the paper sheet, and converted into slab values of non-mask pixels in each optical pattern image. A preprocessing unit and the slab value are input, and the weight is divided for each fitness level of the optical pattern image by a neuro weight that is optimally adjusted in advance for the fitness separation. A separation calculation unit of a neural network that calculates a calculation value, and a judgment unit of a neural network that outputs a fitness level having a maximum value or a minimum value among the separation calculation values as a determination fitness level of the paper sheet. Achieve by having.
【0010】[0010]
【作用】本発明では、学習機能を有するニューラルネッ
トワークによって紙葉類(特に米ドル紙幣7金種)のパ
ターン認識及び正損分離を効率良く行なう為に、センサ
で光学的に入力されたパターン画像データを複数のカラ
ムマスクを用いて縮小し、複数の画像代表値(スラブ
値)を得る。画像データは多数の帯状小区画に分割し、
カラム領域の複数個がマスクされる。このようなカラム
マスクで縮小化された画像代表値は、パターン画像の僅
かな斜行に不変でありニューロ演算部(ニューラルネッ
トワーク)に入力され、予め判定パターン分類に最適に
調整されたニューロ重みにより、パターン画像の判定パ
ターン毎に分離演算値が算出される。分離演算値の最大
値に従って、パターン画像を判定するようになってい
る。これにより、ニューラルネットワークの構成が小規
模になると共に、制御装置が小規模となる。また、ニュ
ーラルネットワーク回路の規模を大きくしないで、小さ
なものをカスケードに接統することにより、または、同
一回路で重み関数を交換し同一スラブ値を入力し複数回
ニューラルネットワーク(カスケード処理)にて分離演
算することにより紙葉類の鑑別が行える。これにより、
ニューラルネットワークの構成が小規模になると共に、
制御装置自体も小規模となる。In the present invention, the pattern image data optically input by the sensor is used in order to efficiently perform the pattern recognition and the damage separation of the paper sheet (in particular, the 7-denomination of the US dollar bill) by the neural network having the learning function. Is reduced using a plurality of column masks to obtain a plurality of image representative values (slab values). Image data is divided into a number of strips,
A plurality of column regions are masked. The image representative value reduced by such a column mask is invariable to a slight skew of the pattern image, is input to the neuro-operation unit (neural network), and is adjusted by the neuro-weights optimally adjusted for the judgment pattern classification in advance. The separation calculation value is calculated for each determination pattern of the pattern image. The pattern image is determined according to the maximum value of the separation calculation values. As a result, the structure of the neural network becomes small and the control device becomes small. Also, without increasing the scale of the neural network circuit, by connecting a small one in a cascade, or by exchanging weighting functions in the same circuit and inputting the same slab value, the neural network (cascade processing) separates multiple times. Paper sheets can be identified by calculation. This allows
As the structure of the neural network becomes smaller,
The control device itself is also small.
【0011】本発明では、対象の紙葉類のイメージ画像
を入力し、記憶手段に格納された画像データからイメー
ジ画像を切出し、更にこの切出された光学パターン画像
に対して紙葉類の搬送方向と平行な方向にランダムに且
つ左右対称となるようにマスクを施し、マスクを介して
スラブ値を得、このスラブ値を基にニューラルネットワ
ークの分離演算を行なって正損度の分離判別を行なう。
このように左右対称のマスクパターンを使用することに
よって判別するパターンの種類を減らすことができ、正
損分離の処理を高速化できる。又、シグモイド関数のe
xp(−x)の部分を1次関数にて近似するようにする
ので、誤差を小さくでき、誤判定の危惧がなくなった。
又、外部のパソコン(ニューロエンジン)によるニュー
ロ学習演算部にて学習ができ、本体装置と外部パソコン
をインタフェース手段により接続し、画像データ又はス
ラブ値を外部パソコンに送り、結果として得られるニュ
ーロ重みを外部パソコンからダウンロードすることがで
き、その結果を本体装置に付随するニューロ演算部の書
換可能なROMに書込むようにしているので、容易にニ
ューロ重みを外部から更新することできると共に、両者
を分離することにより装置の安全性も確保できる。そし
て、装置から外部パソコンへ渡すデータが画像データで
ある場合は、マスクパターン自体のシミュレーションも
可能で応用範囲が広いニューロ演算をさせることができ
る。更に、装置から外部パソコンへ渡すデータがスラブ
値の場合には、実機が計算したスラブ値を用いるのでよ
り実機に近いデータで重み係数を算出することが可能で
ある。In the present invention, an image image of the target paper sheet is input, the image image is cut out from the image data stored in the storage means, and the paper sheet is conveyed with respect to the cut out optical pattern image. A mask is applied in a direction parallel to the direction in a random and symmetrical manner, a slab value is obtained through the mask, and a neural network separation operation is performed based on this slab value to determine the correctness / separation degree. .
By using symmetrical mask patterns in this way, it is possible to reduce the number of types of patterns to be discriminated and to speed up the process of separating the damage. Also, the sigmoid function e
Since the part of xp (-x) is approximated by a linear function, the error can be reduced and the risk of misjudgment is eliminated.
In addition, learning can be done by a neuro learning calculation unit by an external personal computer (neuro engine), the main unit and the external personal computer are connected by an interface means, image data or a slab value is sent to the external personal computer, and the resulting neuro weight is obtained. Since it can be downloaded from an external personal computer and the result is written to the rewritable ROM of the neuro operation unit attached to the main unit, the neuro weight can be easily updated from the outside and the two can be separated. Therefore, the safety of the device can be secured. When the data passed from the device to the external personal computer is image data, the mask pattern itself can be simulated, and the neuro operation having a wide range of application can be performed. Further, when the data passed from the device to the external personal computer is a slab value, the slab value calculated by the actual machine is used, so that the weighting coefficient can be calculated with data closer to the actual machine.
【0012】[0012]
【実施例】ニューラルネットワークで紙幣(特に米ド
ル)のパターン認識及び正損分離を行なう場合、従来は
識別/分離装置のセンサから得られる情報を直接ニュー
ラルネットワークに入力していた。このため、ニューラ
ルネットワークでは、得られる入力情報の全てに対して
情報伝達の重みを持たなければならず、その規模も大き
くなっていた。このため、本発明では入力情報を縮小化
するための複数のカラムマスクを前処理部に設け、それ
ぞれのカラムマスクで被覆後の画像から画像代表値(ス
ラブ値)を得るようにする。カラムマスクは多数の矩形
状小区画を有し、紙幣の搬送方向に対して同方向の長方
形状の領域が複数個被覆された構造を有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the case of performing pattern recognition and damage separation of banknotes (especially US dollars) with a neural network, conventionally, information obtained from a sensor of an identification / separation device is directly input to the neural network. For this reason, in the neural network, the weight of information transmission must be given to all of the obtained input information, and the scale thereof is also large. Therefore, in the present invention, a plurality of column masks for reducing the input information are provided in the preprocessing unit, and the image representative value (slab value) is obtained from the image covered with each column mask. The column mask has a large number of rectangular small sections, and has a structure in which a plurality of rectangular regions in the same direction as the banknote transport direction are covered.
【0013】以下、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1は本発明の外観構成を示しており、紙幣識
別/正損分離装置100の傾斜した前面右部にはパネル
部120が設けられており、上部には識別すべき紙幣
(米ドル紙幣)10を整列して収納するためのホッパ1
01が設けられている。ホッパ101に収納された紙幣
10は、羽根車102ないし103から1枚ずつ集積さ
れ、選択希望金種の紙幣は第1スタッカ104に保留さ
れ、金種の判定された紙幣は第2スタッカ105に保留
され、リジェクト紙幣はリジェクトスタッカ106に保
留される。また、第1スタッカ104の上方には開閉可
能なガイド板107が配置されており、第2スタッカ1
05の上方には開閉可能なガイド板108が配置されて
いる。この機構に関しては後述する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an external configuration of the present invention, in which a banknote identification / correctness separation device 100 is provided with a panel section 120 on the right front side of the bank, and a banknote (US dollar banknote) 10 to be identified on the upper part. 1 for aligning and storing
01 is provided. The banknotes 10 stored in the hopper 101 are stacked one by one from the impellers 102 to 103, banknotes of a desired denomination to be selected are held in the first stacker 104, and banknotes whose denomination has been determined are stored in the second stacker 105. The rejected banknotes are suspended and retained in the reject stacker 106. Further, a guide plate 107 that can be opened and closed is arranged above the first stacker 104, and the second stacker 1
A guide plate 108 that can be opened and closed is arranged above 05. This mechanism will be described later.
【0014】パネル部120には電源スイッチ121が
設けられていると共に、識別/分離動作のスタートとス
トップをトグル式に指示するスタート/ストップボタン
122が設けられ、表示のクリアを指示するクリアボタ
ン123が設けられている。その下方には、計数した枚
数(金額)等を表示する表示部130が設けられてお
り、更に紙幣識別/分離装置100の故障部位及び内容
を表示するガイダンス表示部124が設けられている。
そして、識別モード、学習モード、テストモードを順次
選択して切換えるモードスイッチ125と、指定枚数に
なれば計数を停止するためのバッチモードを設定するバ
ッチスイッチ126と、押すたびに停止枚数を増加(例
えば10枚毎)して指定枚数を設定するための枚数指定
スイッチ127と、スタート/ストップボタン122が
押され、最初に識別した紙幣以外の金種が識別されたと
きに異金種としてリジェクトする異金種リジェクト設定
ボタン128とが縦列に設けられている。さらに、最下
部には、紙幣の汚れを検知して損券としてリジェクトす
るレベルを設定するための損券レベル設定スイッチ12
9Aと、テープが貼られた紙幣を検出する場合のテープ
長を設定するテープ長設定スイッチ129Bとが設けら
れている。The panel unit 120 is provided with a power switch 121, a start / stop button 122 for instructing the start / stop of the identification / separation operation in a toggle manner, and a clear button 123 for instructing to clear the display. Is provided. Below that, a display unit 130 for displaying the counted number (amount of money) and the like is provided, and further, a guidance display unit 124 for displaying a failed portion and contents of the bill identifying / separating apparatus 100 is provided.
Then, a mode switch 125 that sequentially selects and switches the identification mode, the learning mode, and the test mode, a batch switch 126 that sets a batch mode for stopping counting when the designated number of sheets is reached, and the number of stopped sheets is increased each time the button is pressed ( When the denomination denomination other than the first identified bill is identified by pressing the number designation switch 127 and the start / stop button 122 for setting the designated number (for example, every 10), reject as a different denomination. Different denomination reject setting buttons 128 are provided in a column. Further, at the lowermost portion, an unfit note level setting switch 12 for setting a level for detecting dirt of the bill and rejecting it as an unfit note.
9A and a tape length setting switch 129B for setting the tape length when detecting a banknote with a tape attached are provided.
【0015】図2は紙幣識別/正損分離装置100の内
部機構を示しており、ホッパ101に収納された紙幣1
0は1枚ずつ繰り出しローラ110で繰り出され、搬送
路P1を経てローラ111で方向変換されて後に搬送路
P2を経てローラ112に搬送される。ローラ112の
搬送出口部には、搬送路P3又はP8への切換えを行な
う通路切換部材113が設けられており、搬送路P8へ
送られた紙幣は搬送路P9を経てリジェクトスタッカ1
06に保留される。また、通路切換部材113で搬送路
P3へ送られた紙幣は更にローラ114へ送られ、ロー
ラ114の搬送出口部に設けられた通路切換部材115
によって、搬送路P4又はP6へ切換えられて搬送され
る。搬送路P4へ送られた紙幣はローラ116を介して
搬送路P5に送られ、その後に羽根車102に周設され
ている羽根部材を介して第1スタッカ104に保留さ
れ、搬送路P6へ送られた紙幣はローラ117を介して
搬送路P7に送られ、その後に羽根車103に周設され
ている羽根部材を介して第2スタッカ105に保留され
る。第1スタッカ104に保留された紙幣は、ガイド板
107を開けることによって外部に取り出され、第2ス
タッカ105に保留された紙幣も同様に、ガイド板10
8を開けることによって外部に取り出される。そして、
搬送路P1には、搬送される紙幣の光学パターン画像を
読取るためのラインセンサ11が、発光部12と一体的
に配設されている。又、ローラ111等の搬送繰り出し
手段には、ラインセンサ11の出力データを取込むタイ
ミングを定めるサンプルパルスSPを出力するロータリ
エンコーダ13が接続されている。更に、図示はしてい
ないが、各搬送路P1〜P9には紙幣通過を検知するた
めのセンサが設けられており、第1スタッカ104、第
2スタッカ105及びリジェクトスタッカにも紙幣の保
留及び取出しを検知するためのセンサが設けられてい
る。FIG. 2 shows an internal mechanism of the bill discriminating / damage separating device 100. The bill 1 stored in the hopper 101 is shown in FIG.
0s are fed one by one by the feeding roller 110, the direction of which is changed by the roller 111 via the conveyance path P1 and later conveyed to the roller 112 via the conveyance path P2. A passage switching member 113 for switching to the conveyance path P3 or P8 is provided at the conveyance exit portion of the roller 112, and the banknotes sent to the conveyance path P8 pass through the conveyance path P9 and the reject stacker 1
Pending at 06. The banknotes sent to the conveyance path P3 by the passage switching member 113 are further sent to the rollers 114, and the passage switching member 115 provided at the conveyance exit portion of the rollers 114.
Is switched to the transport path P4 or P6 and transported. The bills sent to the transport path P4 are sent to the transport path P5 via the rollers 116, and thereafter, are held in the first stacker 104 via the blade members provided around the impeller 102 and sent to the transport path P6. The bills thus sent are sent to the conveying path P7 via the rollers 117, and thereafter are held in the second stacker 105 via the blade members provided around the impeller 103. The banknotes stored in the first stacker 104 are taken out by opening the guide plate 107, and the banknotes stored in the second stacker 105 are similarly guided.
It is taken out by opening 8. And
A line sensor 11 for reading an optical pattern image of a banknote being conveyed is integrally provided with the light emitting unit 12 on the conveying path P1. Further, a rotary encoder 13 that outputs a sample pulse SP that determines the timing of taking in the output data of the line sensor 11 is connected to the transport feeding means such as the roller 111. Further, although not shown, sensors are provided on each of the transport paths P1 to P9 to detect passage of bills, and the first stacker 104, the second stacker 105, and the reject stacker hold and take out bills. A sensor is provided to detect the.
【0016】表示部130の詳細は図3に示すようであ
り、最上段は計数した枚数又は金額を表示する数量表示
欄131であり、中段にはバッチ処理の停止枚数を表示
するバッチ表示欄132が設けられており、最下段には
モードスイッチ125が選択しているモードを点灯表示
するためのモード表示灯133が設けられている。本発
明では、ホッパ101に収納する紙幣10の表裏や向き
には限定のないようにしているが、その搬送方向と表裏
に対応して図4の(A),(B)に示す如きA〜D方向
を定義している。即ち、本発明では米ドル紙幣の各金種
について、A〜D方向のいずれについても識別/分離で
きるようになっている。The details of the display unit 130 are as shown in FIG. 3. The uppermost row is a quantity display column 131 for displaying the counted number or amount, and the middle row is a batch display column 132 for displaying the number of batch processing stopped. Is provided, and a mode indicator lamp 133 for lighting and displaying the mode selected by the mode switch 125 is provided at the bottom. In the present invention, the bills 10 stored in the hopper 101 are not limited to the front side and the back side, but the banknotes 10 to 10 shown in (A) and (B) of FIG. It defines the D direction. That is, in the present invention, each denomination of the US dollar bill can be identified / separated in any of the directions A to D.
【0017】図5は紙幣識別/正損分離装置100の内
部構成を示すブロック図であり、発光部12からの光は
搬送路P1上の紙幣10の表面で反射されてラインセン
サ11に入力され、ラインセンサ11の読取信号はセン
サ制御部14を経て画像フレームメモリ141に入力さ
れ、図6の141Aで示すようにフレーム画像として記
憶される。センサ制御部14はラインセンサ11からの
データを読出すためのクロック信号及び制御信号を発生
し、読出したアナログ信号をAD変換器により8ビット
ないし12ビットのディジタルデータに変換し、紙幣画
像とその周辺部のイメージデータを格納する画像フレー
ムメモリ141に書込む。ニューロ演算部150はDS
P(Digital Signal Processo
r)154,RAM155,ROM156,書換可能R
OM157で成り、装置100に別ユニットとして内蔵
されている。画像フレームメモリ141のデータは図6
の141Bで示すように紙幣部分のみが切出されその切
出し画像データが処理の対象となる。ニューロ演算部1
50の識別結果DRは、CPU,ROM,RAM等で成
る識別装置制御部160に入力される。ニューロ演算部
150は識別判定/正損判定演算処理ユニットとして機
能し、RAM155はDSP154が処理を実行すると
きの作業領域を提供しており、ROM156にはDSP
154が実行するニューロプログラムが格納されてい
る。書換可能ROM157には、外部パソコン(ニュー
ロ学習エンジン)170からダウンロードされたニュー
ロ重み係数及びマスク形状を規定するパラメータ等が格
納されており、通常の運用時にはこの書換可能ROM1
57の内容は更新されない。又、実際のDSP154の
動作時には、ROM156の内容と書換可能ROM15
7の内容は全てRAM155にコピーされて処理を実行
し、DSP154の処理速度を速めるためにアクセスタ
イムの遅いROM156からRAM155にデータを移
すようにしている。本紙幣識別/正損分離装置100に
は更に外部パソコン170がインタフェース(I/F)
を介して接続されており、シリアル通信I/F171
は、外部パソコン170と紙幣識別/正損分離装置10
0との間でコマンド及びそのレスポンスの交換を行な
い、パラレル通信I/F172は、紙幣識別/正損分離
装置100から外部パソコン170へ画像データ又は計
算したスラブ値を送るのに用い、大量のデータを転送す
るためにパラレル通信としている。識別装置制御部16
0は発光部12の照度を制御すると共に、通路切換部材
113及び115を制御し、表示部130及びガイダン
ス表示部124の表示を制御する。又、識別装置制御部
160にはスタート/ストップボタン122等の設定入
力手段が接続され、繰り出しローラ110等の搬送繰り
出し手段の駆動を制御するようになっており、更に各種
センサからの検知信号が入力されるようになっている。FIG. 5 is a block diagram showing the internal construction of the bill discriminating / impairment separating device 100. Light from the light emitting section 12 is reflected on the surface of the bill 10 on the conveying path P1 and inputted to the line sensor 11. The read signal of the line sensor 11 is input to the image frame memory 141 via the sensor control unit 14 and stored as a frame image as shown by 141A in FIG. The sensor control unit 14 generates a clock signal and a control signal for reading the data from the line sensor 11, converts the read analog signal into 8-bit to 12-bit digital data by an AD converter, and outputs the bill image and its image. The image data is written in the image frame memory 141 which stores the image data of the peripheral portion. Neuro operation unit 150 is a DS
P (Digital Signal Processo)
r) 154, RAM 155, ROM 156, rewritable R
It is composed of the OM 157 and is built in the apparatus 100 as a separate unit. The data in the image frame memory 141 is shown in FIG.
141B, only the banknote portion is cut out, and the cut-out image data becomes the processing target. Neuro operation unit 1
The identification result DR of 50 is input to the identification device control unit 160 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The neuro operation unit 150 functions as an identification determination / damage determination operation processing unit, the RAM 155 provides a work area when the DSP 154 executes processing, and the ROM 156 includes a DSP.
A neuro program executed by 154 is stored. The rewritable ROM 157 stores neuro weighting factors downloaded from an external personal computer (neuro learning engine) 170, parameters defining the mask shape, and the like, and the rewritable ROM 1 is used during normal operation.
The contents of 57 are not updated. When the DSP 154 actually operates, the contents of the ROM 156 and the rewritable ROM 15 are rewritable.
All the contents of 7 are copied to the RAM 155 to execute the processing, and in order to speed up the processing speed of the DSP 154, the data is transferred from the ROM 156 having a slow access time to the RAM 155. An external personal computer 170 is further interfaced (I / F) to the banknote identification / property separation device 100.
Serial communication I / F171
Is an external personal computer 170 and a banknote identification / property separation device 10
The command and its response are exchanged with 0, and the parallel communication I / F 172 is used to send the image data or the calculated slab value from the bill validator / damage separator 100 to the external personal computer 170, and a large amount of data is used. It uses parallel communication to transfer. Identification device control unit 16
0 controls the illuminance of the light emitting unit 12, controls the passage switching members 113 and 115, and controls the display of the display unit 130 and the guidance display unit 124. Further, setting input means such as a start / stop button 122 is connected to the identification device control section 160 to control the drive of the conveying and feeding means such as the feeding roller 110, and further detection signals from various sensors are sent. It is supposed to be entered.
【0018】図7は本発明のニューロ演算部150の詳
細構成例を示すブロック図であり、認識対象の紙幣10
はCCD等で成るイメージセンサ11で計測され、適宜
画像処理されて画像フレームメモリ141内にフレーム
画像141Aが得られる。フレーム画像141Aはニュ
ーロ演算部150で紙幣部分のみが切出されて141B
のように紙幣イメージが特定される。次に、前処理部1
51にてカラムマスク41〜4nを紙幣イメージデータ
141Bに適用してマスクの掛かっていない部分の画素
データの総和値(スラブ値)SB1〜SBnを得る。こ
のスラブ値SB1〜SBnはニューラルネットワークの
分離演算部152に入力され、予め判定用紙幣のパター
ン分類に最適に調整されたニューロ重みにより分離演算
値SPが算出される。分離演算値SPは判定部153に
入力され、分離演算値SPの中で最大値を有するパター
ンが対象物の紙幣10のパターン画像として出力され
る。前処理部151内のカラムマスク41〜4nは一様
乱数を用いてランダムに被覆された搬送方向と平行に細
長い帯状のカラムマスクであり、それぞれが異なる小区
画を被覆するものである。FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration example of the neuro calculation unit 150 of the present invention.
Is measured by an image sensor 11 such as a CCD, and image processing is appropriately performed to obtain a frame image 141A in the image frame memory 141. In the frame image 141A, only the banknote portion is cut out by the neuro calculation unit 150, and 141B
The banknote image is specified as follows. Next, the preprocessing unit 1
At 51, the column masks 41 to 4n are applied to the bill image data 141B to obtain the sum total values (slab values) SB1 to SBn of the pixel data of the unmasked portion. The slab values SB1 to SBn are input to the separation calculation unit 152 of the neural network, and the separation calculation value SP is calculated by the neuro weight optimally adjusted in advance for the pattern classification of the bill for determination. The separation calculation value SP is input to the determination unit 153, and the pattern having the maximum value in the separation calculation value SP is output as the pattern image of the bill 10 of the object. The column masks 41 to 4n in the pre-processing unit 151 are elongated strip-shaped column masks that are randomly covered by using uniform random numbers in parallel to the transport direction, and each cover a different small section.
【0019】ここで、カラムマスクを用いた前処理部1
51について説明する。本発明でカラムマスク41〜4
nを用いる理由は、次のことによる。図8に示すように
8×8のマトリクス上の“0”と“1”の2値画像にお
いて、画像の特徴量として画素値の総和であるスラブ値
(2値画像の“1”の数)を用いた場合、図8(A)で
は文字“E”を特徴づける値として“14”が得られ、
同図(B)では文字“H”を特徴づける値として“1
2”が得られる。従って、スラブ値を用いることによっ
て“E”と“H”が分離可能となる。しかしながら、異
なるパターンを有する画像でもスラブ値が等しくなる場
合が存在する。例えば、図9(A)では文字“F”のス
ラブ値は“10”であるが、同図(B)の文字“K”の
スラブ値も“10”であり、分離不可能となる。このよ
うな問題に対しては、図10(C)に示すような入力画
像の画素に対応する特定の棒状領域が被覆されたカラム
マスクを導入することにより解決できる。図10(C)
のマスクで図9(A)の画像を覆うと図10(A)に示
す画像となり、この場合のスラブ値は“8”となる。一
方、図10(C)のマスクで図9(B)の画像を覆うと
図10(B)に示す画像となり、スラブ値は“9”とな
る。このようにカラムマスクを導入することにより、
“F”と“K”も分離可能となる。そこで、このように
種々の画像を分離するために、図10(C)に示すよう
な予めマスク内の複数の長方形状の被覆される部分の位
置を選定しておく。この場合、ただ1つのこのようなマ
スクによって、種々の画像を分離できるスラブ値を生成
する確率は極めて小さい。しかしながら、前述のように
異なる種々のカラムマスクを使用することによって、同
じ画像でも異なるスラブ値列を得ることができる。この
スラブ値列のいずれかが画像間で異なることが多く、種
々のカラムマスクを利用することによって、画像間の分
離能力を確率的に高めることが可能である。なお、上述
の複数の異なるカラムマスクを使用することは、次のよ
うな物理的な意味を有している。つまり、3次元物体を
他方向から視点を変えて観測する場合、同一の対象でも
異なる情報を得ることができる。これと同様に、種々の
カラムマスクを用いることは2次元平面内で視点を変え
て画像を観測することになり、前述のように同一の画像
でも異なる情報を生成することが可能となる。この場
合、前処理で入力画像が種々の異なるカラムマスクで覆
われ、被覆されない画素の総和がスラブ値SB1〜SB
nとなり、入力層のニューロ素子と一対一に対応してい
る。さらに、出力層のユニット値は判定パターン(又は
正損レベル)に対応している。Here, the pretreatment unit 1 using a column mask
51 will be described. In the present invention, the column masks 41 to 4
The reason for using n is as follows. As shown in FIG. 8, in the binary image of “0” and “1” on the 8 × 8 matrix, the slab value (the number of “1” of the binary image) which is the sum of the pixel values as the feature amount of the image. 8A, “14” is obtained as a value characterizing the character “E” in FIG.
In the same figure (B), "1" is set as a value characterizing the character "H".
2 ”is obtained. Therefore, it is possible to separate“ E ”and“ H ”by using the slab value. However, there are cases where the slab value is the same even in images having different patterns. In A), the slab value of the character “F” is “10”, but the slab value of the character “K” in FIG. 7B is also “10”, which makes them inseparable. This can be solved by introducing a column mask in which a specific rod-shaped region corresponding to the pixel of the input image is covered as shown in FIG.
When the image of FIG. 9 (A) is covered with the mask of FIG. 9, the image shown in FIG. 10 (A) is obtained, and the slab value in this case is “8”. On the other hand, when the image of FIG. 9B is covered with the mask of FIG. 10C, the image shown in FIG. 10B is obtained, and the slab value is “9”. By introducing a column mask in this way,
"F" and "K" can also be separated. Therefore, in order to separate various images in this manner, the positions of a plurality of rectangular-shaped covered portions in the mask as shown in FIG. 10C are selected in advance. In this case, the probability of producing slab values that can separate different images with only one such mask is extremely small. However, different slab value sequences can be obtained in the same image by using different column masks as described above. Often, one of the slab value sequences differs between images, and by using various column masks, it is possible to stochastically enhance the separation capability between images. The use of the plurality of different column masks described above has the following physical meaning. In other words, when observing a three-dimensional object while changing the viewpoint from another direction, different information can be obtained even for the same target. Similarly, using various column masks changes the viewpoint in the two-dimensional plane to observe the image, and as described above, it is possible to generate different information even for the same image. In this case, the input image is covered with various different column masks in the pre-processing, and the sum of the pixels not covered is the slab values SB1 to SB.
n, which corresponds one-to-one with the neuro element in the input layer. Further, the unit value of the output layer corresponds to the determination pattern (or the damage level).
【0020】図11は、マスク41〜4nの如き垂直方
向のカラムマスクの効果を示しており、同図(A)の下
移動入力画像と同図(B)の上移動入力画像に対して同
一なスラブ値“5”を得ることができ、入力画像が上下
の垂直方向ずれを生じても不変なスラブ値を得ることが
できる。なお、紙幣は短手方向に搬送され、搬送時に
は、紙幣が搬送通路に対して直角に保持されて搬送され
る場合は極めて稀で、普通は左乃至右側に少なからず先
行して搬送されるという、いわゆる斜行搬送が起きる。
斜行に対してもカラムマスクはロウマスク(横手方向棒
状マスク)と比べその長辺長さが短いので、変化する画
素領域が少なくその影響を受けにくい。実施例の場合に
は、斜行角±8°までを許容するようにしている。FIG. 11 shows the effect of column masks in the vertical direction such as the masks 41 to 4n, which are the same for the lower moving input image of FIG. 11A and the upper moving input image of FIG. It is possible to obtain a stable slab value of "5", and it is possible to obtain a slab value that does not change even if the input image vertically shifts. Note that the banknotes are conveyed in the lateral direction, and it is extremely rare that the banknotes are conveyed while being held at a right angle with respect to the conveyance path during the conveyance, and they are usually conveyed to the left or the right in advance to some extent. , So-called skew conveyance occurs.
Since the column mask also has a shorter long side length than the row mask (horizontal-direction bar-shaped mask) even with respect to the skew, the pixel area that changes is small and it is not easily affected by it. In the case of the embodiment, a skew angle of up to ± 8 ° is allowed.
【0021】次に、認識の際には予め選定してある上記
カラムマスクの種類数、内容についての適性及びその選
定上の留意点を説明する。外部パソコン170のニュー
ロ演算部における前処理部151ではカラムマスクの種
類41〜4nとそのマスク41〜4n内の被覆領域がパ
ラメータとして考えられる。ただし、外部パソコン17
0のニューロ演算部が使用する学習アルゴリズムは、次
の数1で与えられるバックプロパゲーション法を用い
る。Next, at the time of recognition, the number of kinds of column masks selected in advance, suitability for the contents, and points to be noted in the selection will be described. In the preprocessing unit 151 in the neuro operation unit of the external personal computer 170, the column mask types 41 to 4n and the covered areas in the masks 41 to 4n are considered as parameters. However, external PC 17
The learning algorithm used by the neuro-operation unit of 0 uses the back-propagation method given by the following equation 1.
【数1】 また、重みの修正は、各パターンの提示毎に行なう。収
束判定は、各パターン毎に得られる出力層の値と教師値
との差の2乗の総和が収束判定誤差以下になった場合、
または提示回数が最大提示回数に達した場合としてい
る。ここで、提示回数とは、米ドル1$から100$ま
での7金種分(正損レベルに関してはレベル1からレベ
ル3までの3レベル分)の全てのパターンに教師を提示
した場合を1回として定義する。学習データは、米ドル
1$から100$までの7金種分までをニューラルネッ
トワークに逐次的に提示する。さらに、認識能力の評価
規範として次式で与えられる鑑別率ESを用いる。[Equation 1] Further, the weight is corrected every time each pattern is presented. The convergence judgment is performed when the sum of squares of the difference between the output layer value obtained for each pattern and the teacher value is equal to or less than the convergence judgment error.
Alternatively, the number of presentations reaches the maximum number of presentations. Here, the number of presentations means one time when the teacher is presented to all patterns of seven denominations from USD1 $ to USD100 (three levels from the level 1 to the level 3 for the damage level). Define as. The learning data sequentially presents up to 7 denominations from US $ 1 $ to US $ 100 to the neural network. Further, the discrimination rate ES given by the following equation is used as the evaluation standard of the cognitive ability.
【数2】ES=正しく認識された事象の個数/全事象の
評価個数×100[Equation 2] ES = number of correctly recognized events / evaluated number of all events × 100
【0022】マスクの種類、つまりスラブ数により学習
状況と認識能力を検討する。まず、本発明で使用するカ
ラムマスクを次のように作成する。つまり、入力画像の
マトリクスの列数と同じ8の一様乱数を[−1,1]の
区間で発生し、その中で負の乱数値に対応する番号の列
領域を被覆する。このような方法で一様乱数の初期値を
変えることにより、種々のカラムマスクを作成する。こ
こで検討するスラブ数は、2,3,4,5,6,7の6
通りとする。図12は、これら6通りのスラブ数に対す
る提示回数が30,000回に到るまでのニューラルネ
ットワークの学習状況を示している。横軸は教師データ
の提示回数を示し、縦軸は2乗誤差を示している。図1
2より、スラブ数が“2”の場合は明らかに学習が収束
せず、パターン分離が不可能である。スラブ数が“3”
の場合は、ニューラルネットワークの学習がある程度収
束傾向を示しているが、誤差曲線は振動的となってい
る。この場合、学習をさらに継続し、60,000回ま
で行なったが、2乗誤差は1.0以下にはならなかっ
た。スラブ数が“4”以上の場合は、図12より学習が
収束することが示された。従って、分離演算部152の
入力層にはスラブ数として4以上とすれば足りる。従来
の入力画素64(=8×8)を入力層に入力するのと比
較すれば、極端にニューロ素子数を減少させることがで
き、それに伴い、結果として分離演算部152を簡略化
できる。The learning situation and recognition ability are examined according to the type of mask, that is, the number of slabs. First, the column mask used in the present invention is created as follows. That is, a uniform random number of 8 which is the same as the number of columns of the matrix of the input image is generated in the interval [−1, 1], and the column region of the number corresponding to the negative random number value is covered therein. Various column masks are created by changing the initial value of the uniform random numbers by such a method. The number of slabs examined here is 6, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
On the street. FIG. 12 shows the learning state of the neural network until the number of presentations reaches 30,000 for these six slab numbers. The horizontal axis represents the number of times teacher data is presented, and the vertical axis represents the squared error. Figure 1
From 2, it is apparent that when the number of slabs is "2", learning does not converge and pattern separation is impossible. The number of slabs is "3"
In the case of, the learning of the neural network shows a convergence tendency to some extent, but the error curve is oscillatory. In this case, the learning was further continued up to 60,000 times, but the squared error did not become 1.0 or less. It is shown from FIG. 12 that the learning converges when the number of slabs is “4” or more. Therefore, it is sufficient to set the number of slabs to 4 or more in the input layer of the separation calculation unit 152. Compared to the conventional input pixel 64 (= 8 × 8) input to the input layer, the number of neuro elements can be extremely reduced, and as a result, the separation calculation unit 152 can be simplified.
【0023】次に、カラムマスクの被覆領域に基づいて
学習状況と認識能力を説明する。まず、被覆領域の変更
は乱数の変動幅により行なう。つまり、乱数の幅[−
1,1]を基準にし、被覆領域の増加方向にそれぞれ、
乱数の幅を[−2,1],[−3,1],[−4,1]
とし、被覆領域の減少方向に乱数の幅を[−1,1],
[−1,3],[−1,4]として乱数を発生させる。
ただし、スラブ数は“4”とする。図13は乱数の幅を
変化させた場合、提示回数が30,000回に到るまで
の学習状況を示している。横軸及び縦軸は図12と同様
である。図13から学習はマスクの被覆領域にあまり依
存しないことが明らかとなった。また、認識能力もマス
クの被覆領域にあまり依存しないことが明らかとなっ
た。従って、各カラムマスクの被覆領域についてはあま
り注意を払わずにある程度無作為に被覆領域を選定し、
マスクの種類を考慮すれば良い。Next, the learning situation and the recognition ability will be described based on the coverage area of the column mask. First, the change of the covered area is performed by the fluctuation range of the random number. That is, the range of random numbers [-
1, 1] as a reference, in the increasing direction of the coverage area,
Random number range is [-2, 1], [-3, 1], [-4, 1]
And the width of the random number in the decreasing direction of the coverage area is [-1, 1],
Random numbers are generated as [-1, 3] and [-1, 4].
However, the number of slabs is "4". FIG. 13 shows the learning situation when the number of presentations reaches 30,000 when the width of the random number is changed. The horizontal axis and the vertical axis are the same as in FIG. It is clear from FIG. 13 that the learning does not depend so much on the masked area. It was also found that the recognition ability does not depend much on the masked area. Therefore, the coverage area of each column mask should be selected randomly without any special care.
Consider the type of mask.
【0024】上述のようなカラムマスクを用いてのスラ
ブ数の削減は、紙幣のような濃淡模様のパターンについ
ても可能である。従って、紙幣の識別においてはマスク
の種類が16あれば確実に識別が可能であり、分離演算
部152の入力層には、スラブ数として16以上を入力
すれば足りる。具体的なカラムマスクについて種々のシ
ミュレーション実験を行った。即ち、1画素は横方向が
1mm、縦方向が4mmで構成で構成されているので、
カラムマスクの幅を1mmから1mmずつ10mmまで
増加させ、そのようなカラムマスクをランダムに取って
効率の最も良いカラム幅とその位置を実験により求め
た。実施例ではこれらの最適値として横6mm×縦66
mmのカラムマスクを16個用意するように決定した。
図14はカラムマスクのマスク情報の一例であり、マス
クパターンの1、2、…9、0、…5、6は紙幣を横手
方向に16分割したときのマスク位置を示すものであ
り、0はマスクが掛かっていないことを示し、1はマス
クが掛かっていることを示す。ユニット番号NO.1で
はマスクが全く掛かっていないスラブ値が入力され、ユ
ニット番号NO.2−NO.16ではマスクがランダム
に掛かっているスラブ値が入力される。The number of slabs can be reduced by using the column mask as described above, even for a light and shade pattern such as a bill. Therefore, when the banknotes are identified, it is possible to surely identify them if there are 16 types of masks, and it is sufficient to input 16 or more as the number of slabs to the input layer of the separation calculation unit 152. Various simulation experiments were conducted on specific column masks. That is, since one pixel has a width of 1 mm and a length of 4 mm,
The width of the column mask was increased from 1 mm to 10 mm in increments of 1 mm, and such a column mask was randomly taken to determine the most efficient column width and its position by experiment. In the embodiment, as these optimum values, width 6 mm × length 66
It was decided to prepare 16 mm column masks.
FIG. 14 is an example of mask information of a column mask. Mask patterns 1, 2, ... 9, 0, ... 5, 6 show mask positions when a banknote is divided into 16 in the horizontal direction, and 0 is The mask is not applied, and 1 indicates that the mask is applied. Unit number NO. In the case of 1, the slab value which is not masked at all is input and the unit number NO. 2-NO. At 16, a slab value on which the mask is randomly applied is input.
【0025】従来の場合では図27の構成で、入力画素
6480(=216×30)を入力層に入力していたの
と比較すれば、極端にニューロ素子数を減少させること
ができ、それに伴って分離演算部を簡略化できる。な
お、上述のスラブ数16の場合に限らずに、スラブ数を
多少減らしても学習速度が低下するが識別は可能であ
り、スラブ数を増やせばより確実な識別が可能である。In the conventional case, the number of neuro elements can be extremely reduced as compared with the case where the input pixel 6480 (= 216 × 30) is input to the input layer in the configuration of FIG. Therefore, the separation calculation unit can be simplified. Note that the learning speed is not limited to the case where the number of slabs is 16, but the learning speed is reduced even if the number of slabs is somewhat decreased, but the identification is possible, and more reliable identification is possible if the number of slabs is increased.
【0026】次に、上述の外部パソコン170のニュー
ロ演算部の前処理部で前処理された情報を入力して分離
演算を行なう分離演算部について説明する。階層構造の
分離演算部152は、大別すると入力層,隠れ層,出力
層の3層から成っている。図15に示すように入力層
は、前処理部からの各マスクの種類に一対一に対応する
ようにニューロ素子が設けられており、各マスク種類に
より前処理されたスラブ値(マスク処理された後の画素
数の総和)を対応するニューロ素子に入力する。隠れ層
は少なくとも1つのニューロ素子の層から成り、入力層
の情報を分離演算して出力層に伝達する役割を果たして
いる。この隠れ層が多くなればそれだけ、入力層の各ニ
ューロ素子の情報の変動に対しても不変に各パターンの
各々に分離して演算することが可能となる。出力層に
は、識別すべきカテゴリーに一対一に対応するようにニ
ューロ素子が設けられている。そして、学習により完成
したニューロ素子間の重み係数による出力ユニット値を
出力ユニット数個分算出する。この複数個の出力ユニッ
ト値(0〜1の間の値を採る)の最大値(通常検査紙幣
の金種の出力ユニットで0.99ぐらい)と、準最大値
(2番目の金種の候補で0.2以下)とを抽出する。次
に、最大値が閾値1(通常0.6)よりも大きいかどう
かを判断し、小さいときには、学習データから除く。そ
して、(最大値−準最大値)が閾値2(通常0.4)よ
り大きいかどうかを判断し、(最大値−準最大値)が小
さい場合には排除し、大きい場合には最大値を有するユ
ニットのパターンを評価紙幣の判定パターンであると決
定する。ここで、最大値と準最大値をチェックするの
は、金種間の誤鑑を防ぐためである。Next, a description will be given of the separation calculation section for inputting the information preprocessed by the preprocessing section of the neuro calculation section of the external personal computer 170 to perform the separation calculation. The separation operation unit 152 having a hierarchical structure is roughly composed of three layers of an input layer, a hidden layer, and an output layer. As shown in FIG. 15, the input layer is provided with neuro elements so as to correspond one-to-one to each mask type from the pre-processing unit, and the slab value pre-processed by each mask type (mask processed The total number of subsequent pixels) is input to the corresponding neuro element. The hidden layer is composed of at least one neuron layer, and plays a role of separating and calculating the information of the input layer and transmitting it to the output layer. As the number of hidden layers increases, it becomes possible to perform the calculation separately for each pattern invariantly with respect to the fluctuation of information of each neuro element of the input layer. Neuro elements are provided in the output layer so as to correspond one-to-one to the categories to be identified. Then, the output unit values by the weighting factors between the neuro elements completed by learning are calculated for several output units. The maximum value of these plural output unit values (taking a value between 0 and 1) (about 0.99 in the output unit of the denomination of the normal inspection bill) and the quasi-maximum value (the second denomination candidate) And less than 0.2). Next, it is judged whether or not the maximum value is larger than the threshold value 1 (usually 0.6), and when it is smaller, it is excluded from the learning data. Then, it is determined whether or not (maximum value-quasi-maximum value) is larger than the threshold 2 (normally 0.4), and when (maximum value-quasi-maximum value) is small, it is excluded, and when it is large, the maximum value is set. The pattern of the unit included is determined to be the judgment pattern of the evaluation bill. Here, the reason why the maximum value and the quasi-maximum value are checked is to prevent misidentification between denominations.
【0027】ニューラルネットワークを用いたパターン
認識において、これまではその性能評価が統計的確率で
ある鑑別率ESよって行なわれて来ていて、ニューラル
ネットワークの出力ユニットの出力値に対してその最大
値のみが評価の対象となっている。しかし、このような
評価指標では最大値以外の出力値で最大値にかなり近い
値であっても、評価結果には直接的な影響が反映されて
いない。例えば2種のデータが識別した場合、ニューラ
ルネットワークの鑑別率の結果は100%であるが、こ
の場合にはニューラルネットワークにおけるある出力層
の出力値の最大値とその他出力層の出力値の差が非常に
大きい場合と、あまり差がない場合とが存在する。分離
度の検知からみれば上記差が大きい方が、より識別判定
においては優れていることは容易に理解できる。一般に
ニューラルネットワークを応用した市場の製品において
は、出力ユニットの最大値のみならず、最大値以外の出
力値が最大値から十分離れていることが要求されてい
る。というのは、市場においては外部の影響で入力デー
タに雑音が混入した場合でも、その出力結果が正常なデ
ータによる出力結果に可能な限り近いことが要請されて
いるからである。つまり、出力ユニットの最大出力値と
それ以外の出力値が互いに近い状態の製品よりも、十分
に離れた距離の出力を与える製品の方が望まれているか
らである。従って、ニューロ判定の十分、不十分をチェ
ックするために出力ユニットの出力値の最大値と、最大
値及び他のユニットの出力値の差とに閾値を設定してい
る。In the pattern recognition using the neural network, the performance evaluation has so far been performed by the discrimination rate ES which is a statistical probability, and only the maximum value of the output value of the output unit of the neural network is obtained. Is the subject of evaluation. However, in such an evaluation index, even if the output value other than the maximum value is considerably close to the maximum value, the evaluation result does not reflect the direct influence. For example, when two types of data are identified, the result of the differentiation rate of the neural network is 100%, but in this case, the difference between the maximum output value of a certain output layer and the output value of the other output layer in the neural network is There are cases where it is very large and cases where there is not much difference. From the detection of the degree of separation, it can be easily understood that the larger the difference is, the better the discrimination is. Generally, in the products on the market to which the neural network is applied, it is required that not only the maximum value of the output unit but also the output values other than the maximum value are sufficiently apart from the maximum value. This is because the market demands that the output result be as close as possible to the output result of normal data even when noise is mixed in the input data due to external influences. In other words, a product that gives outputs at a sufficiently distant distance is desired rather than a product in which the maximum output value of the output unit and other output values are close to each other. Therefore, thresholds are set for the maximum value of the output values of the output unit and the difference between the maximum value and the output values of the other units in order to check whether the neuro judgment is sufficient or not.
【0028】例えば1$〜100$の米ドル紙幣を識別
する時には、出力層のニューロ素子が上から順に1$〜
100$の金種に対応し、識別する時には、該当するニ
ューロ素子が1に最も近い値、即ち最大値を出力し、他
のニューロ素子は0に近い値を出力する。1$紙幣を識
別する時には、出力層の最上位のニューロ素子が最大値
を出力し、判定パターンと決定する。For example, when identifying a US dollar bill of 1 $ to 100 $, the neuro elements in the output layer are sequentially arranged from 1 $ to 1 $ from the top.
Corresponding to the denomination of 100 $, the corresponding neuro element outputs the value closest to 1, that is, the maximum value, and the other neuro elements output the value close to 0 at the time of identification. When identifying the 1 $ bill, the highest neuro element in the output layer outputs the maximum value, and it is determined as the determination pattern.
【0029】同様に、上述の紙幣識別の際には出力層の
ニューロ素子が上から順に1$、2$、5$、10$、
20$…100$と言うように7金種×4方向の28個
のニューロ素子が一対一に対応している。そして、この
入力層から出力層までのニューロ素子同士を接続し、信
号を受け渡す機構をシナプスという。シナプスは、ニュ
ーロ素子同士の結合の強さを重み付け関数で記憶してい
る。1つのニューロ素子は、シナプスを通じ前段の層の
複数のニューロ素子から信号を受取り、経由してきたシ
ナプスが持つ重みを乗算して入力値とする。ニューロ素
子は、それが結合している全てのニューロ素子からの信
号を受取ると、入力値の総和をとる。総和の値が予めニ
ューロ素子に設定した閾値を越えるとニューロ素子が
“発火”し、次の後段の層のニューロ素子に出力信号を
送り、この処理を繰返して出力層から情報を出力する。
これら各シナプスの重みは識別対象に対応して、予めバ
ックプロバゲーション法による学習により決定されてい
る。その方法は既に述べた数1によって行なわれる。Similarly, in the above-mentioned bill identification, the neuro elements in the output layer are sequentially arranged from the top in the order of 1 $, 2 $, 5 $, 10 $,
20 neuron elements of 7 denominations × 4 directions correspond one-to-one, such as 20 $ ... 100 $. The mechanism that connects the neuro elements from the input layer to the output layer and transfers signals is called a synapse. The synapse stores the strength of coupling between the neuro elements as a weighting function. One neuro element receives a signal from a plurality of neuro elements in the preceding layer through the synapse, and multiplies the weight of the synapse that has passed through it as an input value. The neuro element sums the input values when it receives the signals from all the neuro elements to which it is coupled. When the total value exceeds the threshold value set in advance in the neuro element, the neuro element "fires", sends an output signal to the neuro element in the next subsequent layer, and repeats this process to output information from the output layer.
The weight of each of these synapses is determined in advance by learning by the back propagation method, corresponding to the identification target. The method is performed by the above-mentioned equation 1.
【0030】次に、判定部について説明する。判定部
は、分離演算部の出力層から出力される情報を入力し、
その中から最大値を判別し、その最大値のニューロ素子
に対応するカデゴリーと判別する。例えば、出力層のニ
ューロ素子が上から1$紙幣のA方向、1$紙幣B方
向、1$紙幣C方向のカデゴリーに対応している場合
に、最上位のニューロ素子から最大値の出力が出ていれ
ば“1$A方向”であると判別する。外部パソコン17
0のニューロ演算部の構成は、学習する機能を除くと紙
幣識別/正損分離装置100のニューロ演算部150の
構成に等しく、前者の学習にはシグモイド関数の微分値
が必要なために近似式は使用できないが、後者では演算
速度を確保するためにexp(−x)の関数を1次関数
y=ax+bで近似した値を用いるようにしている点が
異なる。つまり、内蔵ニューロ演算部150は学習機能
を有していない。Next, the judging section will be described. The determination unit inputs the information output from the output layer of the separation calculation unit,
The maximum value is discriminated from among them, and it is discriminated that it is the cadegory corresponding to the neuro element having the maximum value. For example, when the neuro elements of the output layer correspond to the cadegories in the A direction of 1 $ bills, the 1 $ bill B direction, and the 1 $ bill C direction from the top, the highest neuron outputs the maximum value. If so, it is determined to be “1 $ A direction”. External personal computer 17
The configuration of the neuro computation unit of 0 is the same as the configuration of the neuro computation unit 150 of the bill discriminating / correctness separation device 100 except for the learning function. Since the former requires a differential value of the sigmoid function, the approximation formula Cannot be used, but the latter is different in that a value obtained by approximating the exp (-x) function by a linear function y = ax + b is used in order to secure the calculation speed. That is, the built-in neuro calculation unit 150 does not have a learning function.
【0031】このような構成において、紙幣識別の動作
例を図16のフローチャートにより説明する。ホッパ1
01に紙幣10を載置して後にスタート/ストップボタ
ン122を押すと、識別装置制御部160は搬送繰り出
し手段を駆動し、繰り出しローラ110によって紙幣1
0を1枚ずつ搬送路P1に繰り出す。繰り出された紙幣
10は発光部12からの光で照射され、その反射光がC
CD等で成るラインセンサ11に入力され、その読取信
号がセンサ制御部14に入力される。センサ制御部14
にはロータリエンコーダ13からのサンプルパルスSP
が入力され、メカクロックの所定クロック毎に掃引を開
始し、搬送方向に4mm間隔で、横方向に1mmピッチ
にある1ライン分の画素出力をAD変換し、変換された
デジタル数値を画像フレームメモリ141に書込むこと
により、紙幣10の光学イメージを記憶手段に入力する
ことができる(ステップS1−S5)。本例の画像フレ
ームメモリ141は、紙幣1枚に付き横方向256mm
×縦方向128mmの大きさ分用意している。紙幣の大
きさは、米ドル紙幣の場合には156mm×66mmで
あるので、次ステップでマスクをする場合に、非紙幣部
分にマスクを設定することを避けるために、紙幣切出部
は画像フレームメモリ141に展開された画像フレーム
内の紙幣エッジを抽出し(ステップS6)、紙幣部分の
データを特定して切出し(ステップS7)、紙幣の部分
が画像処理されて入力画像を得る。光学系は反射型セン
サなので、媒体の無い部分の最暗部のAD値の所定倍し
た閾値を用い、紙幣媒体の有り無しを判断して、明るい
部分を取出す。透過型センサを用いる場合には、逆に設
定した閾値よりも暗い場所が紙幣の部分である。An operation example of bill identification in such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. Hopper 1
When the banknote 10 is placed on 01 and then the start / stop button 122 is pressed, the identification device control section 160 drives the conveying and feeding means, and the banknote 1 is fed by the feeding roller 110.
0s are fed one by one to the transport path P1. The bills 10 that have been fed out are irradiated with the light from the light emitting unit 12, and the reflected light is C
It is input to the line sensor 11 such as a CD, and its read signal is input to the sensor control unit 14. Sensor control unit 14
Is the sample pulse SP from the rotary encoder 13.
Is input, the sweep is started at every predetermined clock of the mechanical clock, the pixel output for one line at a pitch of 1 mm in the horizontal direction is AD-converted at an interval of 4 mm in the transport direction, and the converted digital numerical value is stored in the image frame memory. By writing to 141, the optical image of the banknote 10 can be input to the storage means (steps S1 to S5). The image frame memory 141 of this example has 256 mm in the horizontal direction for each banknote.
× A length of 128 mm is prepared. Since the size of the bill is 156 mm × 66 mm in the case of a US dollar bill, the bill cutting unit is set to the image frame memory in order to avoid setting the mask on the non-billing portion when masking in the next step. The banknote edge in the image frame developed in 141 is extracted (step S6), the data of the banknote portion is specified and cut out (step S7), and the banknote portion is image-processed to obtain an input image. Since the optical system is a reflection type sensor, the presence or absence of the banknote medium is determined by using a threshold value that is a predetermined multiple of the AD value of the darkest portion of the portion without the medium, and the bright portion is taken out. In the case of using the transmissive sensor, a place darker than the threshold value that is set oppositely is the bill portion.
【0032】紙幣切出部で切出された画像データはニュ
ーロ演算部150で処理され、前処理部151はマスク
情報を読み込み(ステップS8)、そのマスク情報に基
づくスラブ値を作成する(ステップS9)。スラブ値の
数が入力ユニット数に到達するまでステップS8,S9
の処理を繰り返し(ステップS10)、到達したら分離
演算部152は学習により完成したニューロ素子間の重
み係数による出力ユニット値を算出する(ステップS1
1)。そして、出力ユニット値(0〜1の間の値をと
る)の最大値(通常検査紙幣の金種の出力ユニットで
0.99ぐらい)と、準最大値(2番目の金種の候補で
0.2以下)とを抽出する(ステップS12)。次に、
最大値が閾値1(通常0.6)よりも大きいかどうかを
判断し(ステップS13)、小さいときには学習データ
から除く(ステップS15)。そして、(最大値−準最
大値)が閾値2(通常0.4)より大きいかどうかを判
断し(ステップS14)、(最大値−準最大値)が小さ
い場合には排除し(ステップS15)、大きい場合には
最大値を有するユニットのパターンを評価紙幣の判定パ
ターンと決定する(ステップS16)。判定部153
は、分離演算部152の出力層から出力される情報を入
力し、その中から最大値(最小値とするようにしても良
い)を判別し、その最大値のニューロ素子に対応するカ
テゴリーと判別する。そして、その識別結果DRが識別
装置制御部160に入力される。上記識別動作中に紙幣
は搬送路P1,P2を搬送され、ローラ112に達する
までには、識別装置制御部160が入力した識別結果D
Rに基づいて通路切換部材113,115を駆動する。
すなわち、希望金種の紙幣と識別した場合は通路切換部
材113をローラ112側に回転させて搬送路P3から
退避させ、、通路切換部材115を搬送路P6上に突き
出させるので、紙幣は搬送路P3,P4,P5を搬送さ
れ、羽根車102により繰り出されて第1スタッカ10
4に保留される。また、希望しない金種の紙幣と識別し
た場合は通路切換部材113をローラ112側に回転さ
せ搬送路P3から退避させ、通路切換部材115をロー
ラ114側に回転させ搬送路P6から退避させるので、
紙幣は搬送路P3,P6,P7を搬送され紙幣繰り出し
部103により繰り出されて第2スタッカ105に保留
される。そして、金種の識別ができない場合には通路切
換部材113を搬送通路P3に突き出させ、紙幣は搬送
路P8,P9を搬送されてリジェクトスタッカ106に
保留される。識別装置制御部160は、センサから紙幣
の保留検知信号を受けると、その枚数や金額等を表示部
130に表示する。そして、金種の決定が全て終了して
いなければステップS11に戻って上述した処理を繰り
返す(ステップS17)。The image data cut out by the bill cutting unit is processed by the neuro calculation unit 150, the preprocessing unit 151 reads the mask information (step S8), and creates a slab value based on the mask information (step S9). ). Steps S8 and S9 until the number of slab values reaches the number of input units
The processing of (1) is repeated (step S10), and upon arrival, the separation calculation section 152 calculates the output unit value by the weighting coefficient between the neuro elements completed by learning (step S1).
1). Then, the maximum value of output unit value (takes a value between 0 and 1) (about 0.99 in the output unit of the denomination of the normal inspection bill) and the quasi-maximum value (0 in the second denomination candidate). .2 or less) is extracted (step S12). next,
It is judged whether or not the maximum value is larger than the threshold value 1 (normally 0.6) (step S13), and when it is smaller, it is excluded from the learning data (step S15). Then, it is determined whether (maximum value-quasi-maximum value) is larger than the threshold value 2 (normally 0.4) (step S14), and when (maximum value-quasi-maximum value) is small, it is excluded (step S15). If it is larger, the unit pattern having the maximum value is determined as the evaluation bill determination pattern (step S16). Judgment unit 153
Inputs the information output from the output layer of the separation calculation unit 152, discriminates the maximum value (may be set to the minimum value) from the information, and discriminates it from the category corresponding to the neuro element having the maximum value. To do. Then, the identification result DR is input to the identification device control unit 160. During the identification operation, the bills are conveyed through the conveyance paths P1 and P2, and the identification result D input by the identification device control unit 160 is reached by the time the rollers 112 reach the rollers 112.
The passage switching members 113 and 115 are driven based on R.
That is, when the bill is identified as a bill of the desired denomination, the passage switching member 113 is rotated to the roller 112 side to retract from the conveyance path P3, and the passage switching member 115 is projected onto the conveyance path P6. The P3, P4, and P5 are conveyed and fed by the impeller 102 to the first stacker 10
Reserved to 4. Further, when it is identified as a banknote of an undesired denomination, the passage switching member 113 is rotated to the roller 112 side to retract from the conveyance path P3, and the passage switching member 115 is rotated to the roller 114 side to retract from the conveyance path P6.
The banknotes are transported through the transport paths P3, P6, P7, are dispensed by the banknote dispensing unit 103, and are held in the second stacker 105. When the denomination cannot be identified, the passage switching member 113 is projected to the conveyance passage P3, the bills are conveyed along the conveyance passages P8 and P9, and are held in the reject stacker 106. When the identification device control unit 160 receives the banknote hold detection signal from the sensor, the identification device control unit 160 displays the number and the amount of the bills on the display unit 130. If the determination of the denomination has not been completed, the process returns to step S11 and the above-described processing is repeated (step S17).
【0033】次に、ニューラルネットワークをカスケー
ドに結合する場合の実施例について説明する。図17
は、ニューラルネットワークをカスケードに結合する場
合の概念を示す図である。先ず第1段階として、入力層
16ユニット、隠れ層16ユニット、出力層8ユニット
を設定する。出力層の8個のユニットには、各々1$〜
100$紙幣のA方向(表裏前後を含めABCDの4方
向を定義する。)に7個を割り当て、残り1ユニットで
ある8番目の出力ユニットにその他を割り当てる。これ
により、28パターン(7金種×4方向)の内7金種の
A方向を分離し、残りは21パターンとなる。次に第1
段階のニューラルネットワークの8番目の出力が有った
場合には、第1段階のニューラルネットワークの入力部
に入力したのと同一のスラブ値を第2段階のニューラル
ネットワークに入力する。この第2段階の出力の8個の
出力層には、各々1$〜100$紙幣のB方向が1〜7
番目の出力が割り当てられている。ここでは、21パタ
ーンの内、7金種のB方向が分離される。この段階で残
りは14パターンである。Next, an embodiment in which the neural network is connected in a cascade will be described. FIG. 17
[Fig. 3] is a diagram showing the concept of connecting neural networks in a cascade. First, as the first step, 16 units of input layers, 16 units of hidden layers, and 8 units of output layers are set. Each of the eight units in the output layer is 1 $ ~
Seven pieces are assigned to the A direction (defining four directions of ABCD including front and back) of a 100 $ bill, and the other is assigned to the eighth output unit which is the remaining one unit. As a result, the A direction of 7 denominations out of 28 patterns (7 denominations × 4 directions) is separated, and the rest is 21 patterns. Then the first
If there is the eighth output of the stage neural network, the same slab value as that input to the input section of the first stage neural network is input to the second stage neural network. In the eight output layers of the output of the second stage, the B direction of the 1 $ to 100 $ banknotes is 1 to 7 respectively.
The second output is assigned. Here, B patterns of 7 denominations of 21 patterns are separated. At this stage, the rest is 14 patterns.
【0034】次に第2段階のニューラルネットワークの
8番目の出力が有った場合には、第1段階のニューラル
ネットワークの入力部に入力したのと同一のスラブ値を
第3段階のニューラルネットワークに入力する。この第
3段階の出力の8個の出力層には、各々1$〜100$
紙幣のC方向が1〜7番目の出力が割り当てられてい
る。ここでは、14パターンの内、7金種のC方向が分
離される。この段階で残りは7パターンである。次に第
3段階のニューラルネットワークの8番目の出力が有っ
た場合には、第1段階のニューラルネットワークの入力
部に入力したのと同一のスラブ値を第4段階のニューラ
ルネットワークに入力する。この第4段階の出力の8個
の出力層には、各々1$〜100$紙幣のD方向が1〜
7番目の出力が割り当てられている。ここでは、21パ
ターンの内、7金種のD方向が分離される。この段階で
8番目の出力が有った場合には、ドル紙幣でないという
ことになる。Next, when there is the eighth output of the second-stage neural network, the same slab value input to the input section of the first-stage neural network is input to the third-stage neural network. input. Each of the eight output layers of the output of the third stage has 1 $ to 100 $.
The 1st to 7th outputs are assigned to the C direction of the banknote. Here, out of 14 patterns, the C directions of 7 denominations are separated. At this stage, the rest is 7 patterns. Next, when there is the eighth output of the third-stage neural network, the same slab value as that input to the input section of the first-stage neural network is input to the fourth-stage neural network. In the eight output layers of the output of the fourth stage, the D direction of 1 $ to 100 $ bills is 1 to
The seventh output is assigned. Here, of 21 patterns, the D direction of 7 denominations is separated. If there is an eighth output at this stage, it means that the bill is not a dollar bill.
【0035】以上は、ニューラルネットワークを物理的
にカスケード接統したが、図18に示すように同一のニ
ューラルネットワークを用いて、重み係数が記憶されて
いるROMをハード的にスイッチングして入れ替え、識
別装置制御部160から上記の各段階毎に順次ロードし
直して処理をカスケードに行うこともできる。即ち、ニ
ューラルネットワークの重み係数値は、その部分を分離
演算させる直前に目的とする分離演算用の重み係数値に
外部から強制的に書換えてしまうのである。これにより
物理的なハードウエアの個数を増やすことなく、カスケ
ードに同一スラブ値を用いて分離演算を行なうことがで
きる。In the above, the neural network is physically cascade-connected, but the same neural network is used as shown in FIG. It is also possible to sequentially reload the data from the device control section 160 for each of the above steps and perform the processing in cascade. That is, the weighting coefficient value of the neural network is forcibly rewritten from the outside to the target weighting coefficient value for the separation calculation immediately before the separation calculation is performed on the part. As a result, the separation operation can be performed by using the same slab value for the cascade without increasing the number of physical hardware.
【0036】ニューロ演算部150の判定部153から
の出力は識別装置制御部160のCPUによって読み込
まれて判定され、設定入力手段で設定された金種であれ
ばスタッカ104へ、その他であれば通路切換え部材1
13を制御して紙幣をリジェクトスタッカ105へ搬送
させる。そして、表示部130の更新を行なう。また、
識別装置制御部160は、繰出し部110の直後に設け
た紙幣通過センサ(図示せず)によって繰り出しローラ
110からの紙幣の繰出し枚数を計数し、設定入力手段
で計数枚数の指定があった場合には、指定枚数の指定金
種の紙幣の計数を終えたとき搬送手段を停止させる。な
お、上述の実施例では、米ドル紙幣のパターン認識につ
いて説明したが、他の国の紙幣識別やOCRを使って読
込む伝票文字読込機や、小切手等の有価証券読取機も同
様にパターン認識可能であり、その他のパターン読取装
置についても可能なことは勿論である。又、上述ではラ
インセンサを用いて光学パターン画像を取得している
が、エリアセンサを用いることも可能である。The output from the determination unit 153 of the neuro calculation unit 150 is read and determined by the CPU of the identification device control unit 160, and if the denomination set by the setting input means is sent to the stacker 104, otherwise it is passed. Switching member 1
13 is controlled to convey the bill to the reject stacker 105. Then, the display unit 130 is updated. Also,
The identification device control unit 160 counts the number of fed-out bills from the feeding roller 110 by a bill passage sensor (not shown) provided immediately after the feeding unit 110, and when the setting input means designates the counted number. Stops the conveying means when the counting of the designated number of bills of the designated denomination is completed. In addition, although the pattern recognition of the US dollar bill is described in the above-described embodiment, the pattern recognition can be performed by the bill character reader of another country or the OCR, and the securities reader such as a check. Of course, other pattern reading devices are also possible. In addition, although the line sensor is used to acquire the optical pattern image in the above description, an area sensor can also be used.
【0037】ところで、紙葉類の正損分離では紙葉類の
搬送方向を限定しない。そのため、紙葉類の金種識別に
おいては金種、その表裏及び正立倒立を識別パターンと
してニューロ演算部150の出力層のニューロ素子もこ
れに対応させる必要がある。しかしながら、正損分離は
正立倒立に無関係に行なわれる必要があり、更に出力層
のニューロ素子数を少なくする必要があることから、正
立倒立に無関係なマスク処理を実現している。By the way, in the normal separation of the paper sheets, the conveying direction of the paper sheets is not limited. Therefore, in identifying the denomination of a paper sheet, it is necessary to use the denomination, its front and back, and the upside-down inverted shape as identification patterns, and the neuro element of the output layer of the neuro-operation unit 150 also corresponds to this. However, it is necessary to perform the loss separation regardless of whether the head is inverted and the number of neuro elements in the output layer needs to be reduced. Therefore, the mask processing that is not related to the inverted head is realized.
【0038】即ち、本発明における紙葉類の正損分離で
は図19に示すように、紙葉類1の中心軸を対称軸とし
て左右対称にマスクM1,M2を設定し、マスクされな
い画素数を加算する。これにより、加算値は画像パター
ンに無関係に且つ正立倒立に不変な量となる。図20及
び図21は正立倒立に無関係なスラブ値の作成方法を説
明するための図であり、正立搬送と倒立搬送で、中心軸
を対称としたスラブ値は一致していることが分る。ニュ
ーラルネットワークの出力ニューロ素子数を少なくする
ため、判定パターン数と出力ニューロ素子数を一致させ
る必要があり、従って画像データ中の紙葉類のイメージ
の中心軸を算出し、この中心軸に左右対称にマスクしな
い部分が現れるようにマスクを設定する。これにより、
図20及び図21に示すように、紙葉類の正立倒立に無
関係なスラブ値が得られる。従って、例えば正立搬送方
向の画像のみをデータとして学習することにより、正立
倒立に無関係な情報を外部よりダウンロードによりニュ
ーロ演算部150に与えることができる。又、ニューロ
演算部150の出力層におけるニューロ素子数は正損レ
ベルに対応している。つまり、出力層には、判定すべき
正損レベルに一対一に対応するようにニューロ素子が設
けられている。そして、外部パソコン170による学習
により完成したニューロ素子間の重み係数はダウンロー
ドにより書換可能ROM157に格納され、その重み係
数によって出力ユニット値を出力ユニット数個分算出す
る。That is, in the normal / separation separation of paper sheets according to the present invention, as shown in FIG. 19, the masks M1 and M2 are set symmetrically with the central axis of the paper sheet 1 as a symmetrical axis, and the number of unmasked pixels is set. to add. As a result, the added value becomes an invariable amount regardless of the image pattern and is upside down. 20 and 21 are diagrams for explaining a method of creating a slab value that is irrelevant to the upright and inverted positions, and it can be seen that the slab values with the central axis being symmetrical are the same in the upright and inverted transportations. It In order to reduce the number of output neuro elements of the neural network, it is necessary to match the number of judgment patterns with the number of output neuro elements. Therefore, the center axis of the image of the paper sheet in the image data is calculated, and the center axis is symmetrical. Set the mask so that the part not masked appears in. This allows
As shown in FIGS. 20 and 21, a slab value irrelevant to the upside-down of the paper sheet is obtained. Therefore, for example, by learning only the image in the upright conveyance direction as data, information irrelevant to the upright inversion can be externally provided to the neuro calculation unit 150 by downloading. The number of neuro elements in the output layer of the neuro calculation unit 150 corresponds to the fitness level. That is, neuro elements are provided in the output layer so as to correspond one-to-one to the fitness level to be determined. Then, the weighting factor between the neuro elements completed by the learning by the external personal computer 170 is stored in the rewritable ROM 157 by downloading, and the output unit value is calculated for several output units by the weighting factor.
【0039】正損分離においては、ニューロ金種識別を
前提として金種判定後に特定された金種内で、紙葉類の
正損度を判定する。図22は、金種識別ニューロの後で
正損分離ニューロで正損分離する様子を示しており、図
23は画像イメージデータを入力してマスク処理部15
8でマスクを設定して後、入力層、隠れ層及び出力層で
成るニューロ判定部159で正券と損券(損券1〜損券
3)とを分離する様子を示している。即ち、種々のマス
クにより正損分離に有効な画素を紙葉類から抽出し、抽
出した画素群の平滑化情報(総和)をニューロ判定部1
59の入力層に入力する。ニューロ判定部159は階層
型の構造を有し、例えば1つの入力層と複数の隠れ層、
更に1つの出力層を有している。上記出力層の各ニュー
ロ素子は紙葉類の損傷レベルに対応し、例えば最も単純
な場合においては、ニューロ素子は2個であり、1つは
正券を示すニューロ素子であり、もう1つは損券を示す
ニューロ素子である。この他に、損券をその損傷度に応
じてレベル分けし、例えば正券、損券レベル小、損券レ
ベル中、損券レベル大の様にレベルを設定し、4個のニ
ューロ素子を出力層に設定することもできる。損券レベ
ルとは汚れ、穴、破れの程度を総合して表している。損
券分離を可能にするニューロ学習については、教師デー
タとして正券として判定したい紙葉類データを数種類、
また、損券として、判定したい紙葉類データを数種類準
備し、バックプロパゲーション法を用いて学習を行な
う。マスクのかけ方は、切出した紙幣画像イメージの対
称中心線の座標を検索し、その座標を基に図23に示す
マスクを何種類か施し、マスクがかかっていない画像の
画素値の合計、即ちスラブ値を求める。左右対称にマス
クを構成しているので、正立と倒立画像のスラブ値は図
20及び図21に示す様に同一となり、表裏の画像にお
いても、別々のスラブ値が得られる。In the correctness separation, the degree of normality of the paper sheet is determined within the denomination specified after the denomination determination on the premise of the neuro denomination identification. FIG. 22 shows a state in which the denomination discrimination neuro is followed by the fitness separation neuron to perform the fitness separation, and in FIG. 23, the mask image processing unit 15 receives image image data.
After setting the mask in 8, the neuro decision unit 159 composed of the input layer, the hidden layer, and the output layer separates the genuine note and the unfit note (unfit note 1 to unfit note 3). That is, the pixels effective for separation of the fitness are extracted from the paper sheet by various masks, and the smoothing information (sum) of the extracted pixel group is used as the neuro determination unit 1.
Input to 59 input layers. The neuro determination unit 159 has a hierarchical structure, for example, one input layer and a plurality of hidden layers,
It also has one output layer. Each neuro element of the output layer corresponds to a damage level of a paper sheet. For example, in the simplest case, there are two neuro elements, one is a neuro element indicating a genuine note, and the other is It is a neuro element showing an unfit note. In addition to this, the unfit notes are divided into levels according to the degree of damage, and the level is set to, for example, a normal note, a small unfit note level, an unfit note level, and a large unfit note level, and outputs four neuro elements. It can also be set in layers. The unfit note level is a comprehensive expression of the degree of dirt, holes, and tears. Regarding the neuro learning that enables separation of unfit notes, several kinds of paper sheet data to be judged as genuine notes as teacher data,
Also, several types of paper data to be determined are prepared as unfit notes, and learning is performed using the backpropagation method. The masking method is to search the coordinates of the symmetric center line of the cut-out banknote image image, apply some kinds of masks shown in FIG. 23 based on the coordinates, and sum the pixel values of the unmasked image, that is, Calculate the slab value. Since the mask is constructed symmetrically, the slab values of the upright and inverted images are the same as shown in FIGS. 20 and 21, and different slab values can be obtained for the front and back images.
【0040】また、図24の(A)はシグモイド関数y
=1/{1+exp(−x)}を示しており、同図
(A)の一部の区間内における関数exp(−x)を、
(B)に示す1次関数y=ax+bで近似することによ
り、処理のスピードアップを図ることができる。図に示
すxの値、1次関数のa及びbの値がROM156にテ
ーブル化されて記憶されている。DSP154は前述の
ようにRAM155に複写されたこのテーブルを使い、
exp(−X)をy=ax+bで近似計算する。次の表
1は、a,bとxの関数を示している。Further, FIG. 24A shows the sigmoid function y.
= 1 / {1 + exp (-x)}, and the function exp (-x) in a part of the section of FIG.
By approximating with the linear function y = ax + b shown in (B), the processing speed can be increased. The values of x shown in the figure and the values of a and b of the linear function are tabulated and stored in the ROM 156. The DSP 154 uses this table copied to the RAM 155 as described above,
Exp (-X) is approximately calculated by y = ax + b. Table 1 below shows the functions of a, b and x.
【表1】 ニューロ演算部150においてはシグモイド関数の微分
値を学習に用いるため、近似式を用いることが出来な
い。センサからのデータを画像フレームメモリ141に
展開した状態でニューロ演算部150にメモリの記憶デ
ータを転送し、センサからのデータを画像フレームメモ
リ141に展開した後、DSP154を動作させてスラ
グ値を得るまでを識別/正損分離装置100で処理し、
スラブ値をニューロ演算部150に送る。[Table 1] Since the neural operation unit 150 uses the differential value of the sigmoid function for learning, it is not possible to use an approximate expression. After the data from the sensor is expanded in the image frame memory 141, the stored data in the memory is transferred to the neuro calculation unit 150, the data from the sensor is expanded in the image frame memory 141, and the DSP 154 is operated to obtain the slag value. Are processed by the identification / property separation device 100,
The slab value is sent to the neuro calculation unit 150.
【0041】次に、図25及び図26のフローチャート
を参照して、正損分離の動作を説明する。先ずニューラ
ルネットワーク構成を決定するパラメータをRAM15
5上にダウンロードし(ステップS20)、次にニュー
ラルネットワーク構成に合ったニューロ重みをRAM1
55上にダウンロードする(ステップS21)。そし
て、紙幣データをセンサ制御部14から読込み(ステッ
プS22)、紙葉類識別の場合と同様に紙幣のエッジを
検出し(ステップS23)、画像フレームから紙幣イメ
ージを抽出する(ステップS24)。その後、紙幣イメ
ージ上に種々のマスクを設定し(ステップS25)、種
々のマスクによるスラブ値を作成し(ステップS2
6)、入力層の各ユニットにスラブ値を入力する(ステ
ップS27)。Next, with reference to the flow charts of FIGS. 25 and 26, the operation of separating the fitness will be described. First, the RAM 15 is used as a parameter for determining the neural network configuration.
5 (step S20), and then the neuro weights suitable for the neural network configuration are stored in RAM1.
55 is downloaded (step S21). Then, the banknote data is read from the sensor control unit 14 (step S22), the edge of the banknote is detected (step S23) as in the case of sheet identification, and the banknote image is extracted from the image frame (step S24). After that, various masks are set on the bill image (step S25), and slab values by various masks are created (step S2).
6) The slab value is input to each unit of the input layer (step S27).
【0042】隠れ層の各ユニットに入力層の出力値と重
みを乗算して総和を求め(ステップS30)、ユニット
の総和を図24で説明した近似シグモイド関数(1次関
数)で入力し、隠れ層のユニットの出力値を求める(ス
テップS31)。そして、出力層の各ユニット毎に隠れ
層の出力値と重みを乗算して総和Xiを求め(ステップ
S32)、ユニットの総和を近似シグモイド関数(1次
関数)に入力し、ユニットの出力層の出力値Oiとす
る。その後、出力値の最大値をチェックし(ステップS
34)、NGの場合はリジェクトし(ステップS3
7)、OKの場合は更に出力値の最大値と準最大値のチ
ェックを行ない(ステップS35)、NGの場合はリジ
ェクトし、OKの場合は、最大値を有するユニットのパ
ターンを判定パターンとする(ステップS36)。かか
る判定パターンを用いて紙葉類の正損度を正損レベルで
判定するが、判定結果DRはニューロ演算部150より
識別装置制御部160に入力され、ここでは分離装置制
御部として動作する。上述では紙幣について説明した
が、ビール券、ギフト券などの仕分装置に使用する分離
部に左右対称のランダムマスク方式は使用可能で、この
際には、裏面には絵柄がないので表面のみの画像データ
に対してのみ処理を行なう。Each unit of the hidden layer is multiplied by the output value of the input layer and the weight to obtain the sum (step S30), and the sum of the units is input by the approximate sigmoid function (linear function) described in FIG. The output value of the layer unit is obtained (step S31). Then, for each unit of the output layer, the output value of the hidden layer is multiplied by the weight to obtain the total sum Xi (step S32), and the total sum of the units is input to the approximate sigmoid function (linear function) to output the unit of the output layer. The output value is Oi. Then, check the maximum output value (step S
34), and rejects in the case of NG (step S3
7) In the case of OK, the maximum value and the quasi-maximum value of the output value are further checked (step S35), in the case of NG, it rejects, and in the case of OK, the pattern of the unit having the maximum value is used as the judgment pattern. (Step S36). Although the fitness level of the paper sheet is determined based on the fitness level using the determination pattern, the determination result DR is input from the neuro calculation unit 150 to the identification device control unit 160, and operates as a separation device control unit here. In the above, banknotes were explained, but a symmetrical random mask method can be used for the separating unit used for sorting devices such as beer tickets, gift certificates, etc. At this time, since there is no pattern on the back side, only the front side image Only process data.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上のように本発明のランダムマスク方
式によるニューロ紙幣識別/正損分離装置によれば、紙
葉類の短手方向に平行なカラムマスクを用いて画像代表
値(スラブ値)を求めているので、ニューラルネットワ
ークの構成が小規模となり、制御装置も小規模となる。
また、紙葉類の位置ずれが生じた場合でも画素値に影響
が出ないので、紙葉類の識別を確実に行なうことができ
る。また、ニューラルネットワークをカスケードに接続
することにより、多数のカテゴリー分類の場合において
も効率良くカテゴリー(7金種ドル紙幣の金種、表裏、
搬送方向)を判定することができる。As described above, according to the neuro-banknote discriminating / damage separating device by the random mask method of the present invention, the image representative value (slab value) is obtained by using the column mask parallel to the lateral direction of the paper sheet. Therefore, the structure of the neural network is small and the control device is also small.
Further, even if the paper sheet is displaced, the pixel value is not affected, so that the paper sheet can be reliably identified. Also, by connecting a neural network in a cascade, even in the case of a large number of category classifications, categories (7 denominations of dollar bills, front and back,
The transport direction) can be determined.
【0044】左右対称なランダムマスク方式による正損
分離装置によれば、紙葉類の短手方向に平行なカラムマ
スクを左右対称に施して画像代表値(スラブ値)を求め
ているので、紙葉類の位置ずれにも影響を受けにくく、
また正立・倒立の区別をすることも無くニューラルネッ
トワークの構成が小規模となり制御装置も小規模とな
る。表面と裏面のマスクは独立したものを用意するが、
A方向搬送紙幣及びB方向搬送紙幣とは共通の左右対称
マスクパターンが使え、同様にC方向とD方向の共通の
マスクパターンを使うことができる。複雑な演算を要す
るシグモイド関数の自然対数の部分の計算を、y=ax
+bの1次直線にてシグモイド関数のうちの自然対数の
近似演算を行なっているので認識演算処理が早くなる。
このことにより正確な近似値が得ることができ、ニュー
ロによる判定結果の信頼性を上げることができる。ま
た、処理する紙葉類の時間当たりの枚数を増加させるこ
とができ、大量の処理が可能となる。According to the right / left symmetric random mask type damage separation device, a column mask parallel to the lateral direction of the sheet is symmetrically applied to obtain the image representative value (slab value). Less affected by misalignment of leaves,
Moreover, the configuration of the neural network is small and the control device is also small without distinguishing whether it is upright or inverted. Separate masks are prepared for the front and back sides,
The same bilaterally symmetrical mask pattern can be used for the A-direction conveyed bill and the B-direction conveyed bill, and similarly, a common mask pattern for the C-direction and the D-direction can be used. The calculation of the natural logarithm part of the sigmoid function which requires complicated operation is performed by y = ax
Since the natural logarithm approximation of the sigmoid function is approximated by the linear line of + b, the recognition calculation process becomes faster.
As a result, an accurate approximate value can be obtained, and the reliability of the determination result by the neuron can be improved. Further, the number of sheets to be processed per time can be increased, and a large amount of processing can be performed.
【0045】外部のニューロ演算部と接続するインタフ
ェースを持つことにより、識別媒体の変更や正損レベル
の変更をさせたい場合に容易に、ニューラルネットワー
クの学習をさせることができ、結果のニューロ重みをダ
ウンロードさせて識別装置の書換可能記憶手段の内容を
更新させることができ、追加学習が容易にできる。従っ
て、ユーザの所在する営業所等において、現物を用いて
損傷レベルの細かい調整を行なうこと、或いは新規登録
が可能となる。By having an interface connected to an external neuro-calculation unit, it is possible to easily learn the neural network when it is desired to change the identification medium or change the fitness level, and the neuro weight of the result is calculated. The contents of the rewritable storage means of the identification device can be downloaded and updated, and additional learning can be facilitated. Therefore, it is possible to finely adjust the damage level using the actual product or to newly register at the business office where the user is located.
【図1】本発明によるランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ識別/正損分離装置の外観構成例を示す斜視
図である。FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration example of a neuro-identification / stainlessness separation device for paper sheets by a random mask method according to the present invention.
【図2】本発明によるランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ識別/正損分離装置の内部機構を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an internal mechanism of a neuro-identification / stainlessness separation device for paper sheets by a random mask method according to the present invention.
【図3】本発明によるランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ識別/正損分離装置装置の表示部の詳細を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing details of a display unit of a neuro-identification / damage-separation device for paper sheets by a random mask method according to the present invention.
【図4】紙幣データと採取方向を説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining banknote data and a collection direction.
【図5】本発明によるランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ識別/正損分離装置の内部構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of a sheet neuro-identification / damage-separation device according to a random mask method of the present invention.
【図6】紙幣データとスラブ値作成方法を説明するため
の図である。FIG. 6 is a diagram for explaining banknote data and a slab value creation method.
【図7】本発明によるランダムマスク方式によるニュー
ロ紙幣識別装置の主要部構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a main part configuration of a neuro-banknote discriminating apparatus using a random mask method according to the present invention.
【図8】本発明に用いる異なるパターンに対する異なる
スラブ値を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining different slab values for different patterns used in the present invention.
【図9】本発明に用いる異なるパターンに対する異なる
スラブ値生成を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining different slab value generation for different patterns used in the present invention.
【図10】本発明に用いるカラムマスクを説明するため
の図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a column mask used in the present invention.
【図11】垂直方向の画像の移動に対するカラムマスク
効果を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a column mask effect with respect to movement of an image in a vertical direction.
【図12】種々のスラブ数に対する学習状況を示す図で
ある。FIG. 12 is a diagram showing learning situations for various slab numbers.
【図13】マスクの種々の被覆領域に対する学習状況を
示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a learning situation with respect to various covering areas of a mask.
【図14】本発明に用いる符号化されたマスク情報の一
例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of encoded mask information used in the present invention.
【図15】本発明によるランダムマスク方式による紙葉
類のニューロ識別/正損分離装置の主要部構成の詳細を
示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing the details of the main part configuration of the neuro-identification / damage-separation device for paper sheets by the random mask method according to the present invention.
【図16】本発明によるランダムマスク方式による紙葉
類のニューロ識別/正損分離装置の動作例を示すフロー
チャートである。FIG. 16 is a flow chart showing an operation example of the sheet neuro-identification / damage-separation device by the random mask method according to the present invention.
【図17】本発明によるランダムマスク方式による紙葉
類のニューロ識別/正損分離装置のニューラルネットワ
ークをカスケードに結合する場合の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a case where the neural network of the sheet neuro-identification / loss detection device by the random mask method according to the present invention is connected to a cascade.
【図18】本発明によるランダムマスク方式による紙葉
類のニューロ識別/正損分離装置のニューラルネットワ
ークの重み係数を書き換える場合の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram in the case of rewriting the weighting factor of the neural network of the sheet neuro-identification / damage separation apparatus by the random mask method according to the present invention.
【図19】対称マスクの様子を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a state of a symmetrical mask.
【図20】正立搬送時のスラブ値の例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an example of slab values during upright conveyance.
【図21】倒立搬送時のスラブ値の例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an example of a slab value during inverted conveyance.
【図22】金種識別ニューロと正損分離ニューロの関係
を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a relationship between a denomination identification neuron and a fitness separation neuron.
【図23】正損分離におけるニューロ演算部を示す図で
ある。FIG. 23 is a diagram showing a neuron calculation unit in the fitness separation.
【図24】シグモイド関数の近似を説明するための図で
ある。FIG. 24 is a diagram for explaining approximation of a sigmoid function.
【図25】正損分離の動作例を示すフローチャートの一
部である。FIG. 25 is a part of a flow chart showing an example of the operation for separating the fitness.
【図26】正損分離の動作例を示すフローチャートの一
部である。FIG. 26 is a part of a flow chart showing an example of the operation of the normality separation.
【図27】従来のパターン認識装置の構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 27 is a block diagram showing a configuration example of a conventional pattern recognition device.
1 紙幣(被識別対象) 2 イメージセンサ 3 入力画像 4 前処理部 5 分離演算部 10 紙幣(米ドル紙幣) 11 ラインセンサ 12 発光部 14 センサ制御部 141 画像フレームメモリ 150 ニューロ演算部 151 前処理部 152 分離演算部 153 判定部 158 マスク処理部 159 ニューロ判定部 160 識別装置制御部 170 外部パソコン(ニューロ学習エンジン) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 banknote (identification target) 2 image sensor 3 input image 4 preprocessing section 5 separation calculation section 10 banknote (US dollar banknote) 11 line sensor 12 light emitting section 14 sensor control section 141 image frame memory 150 neuro processing section 151 preprocessing section 152 Separation calculation unit 153 Judgment unit 158 Mask processing unit 159 Neuro judgment unit 160 Identification device control unit 170 External personal computer (neuro learning engine)
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成7年1月25日[Submission date] January 25, 1995
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図25[Correction target item name] Fig. 25
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図25】 FIG. 25
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図26[Correction target item name]
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図26】 FIG. 26
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 兼吾 兵庫県姫路市下手野一丁目3番1号 グロ ーリー工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kengo Terada 1-3-1, Shimodeno, Himeji-shi, Hyogo Prefecture Glory Industry Co., Ltd.
Claims (8)
入力する画像入力手段と、前記画像入力手段で読取られ
た画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記
憶されている画像データから前記紙葉類の光学パターン
画像を抽出する画像抽出手段と、前記画像抽出手段によ
り抽出された前記光学パターン画像に対して前記紙葉類
の搬送方向と平行にランダムに複数種のカラムマスクを
施し、前記各光学パターン画像における非マスク画素の
総和(スラブ値)に変換する前処理部と、前記スラブ値
を入力し、予め判定パターン分類に最適に調整されたニ
ューロ重みにより前記光学パターン画像の判定パターン
毎に分離演算値を算出するニューラルネットワークの分
離演算部と、前記分離演算値の中で最大値又は最小値を
有する判定パターンを前記紙葉類の光学パターン画像と
して判定出力するニューラルネットワークの判定部とを
具備したことを特徴とするランダムマスク方式による紙
葉類のニューロ識別装置。1. An image input unit for inputting an optical pattern image of a paper sheet to be identified, a storage unit for storing image data read by the image input unit, and image data stored in the storage unit. Image extraction means for extracting the optical pattern image of the paper sheet from, and a plurality of column masks at random in parallel to the transport direction of the paper sheet with respect to the optical pattern image extracted by the image extraction means. A pre-processing unit for converting the sum of the non-masked pixels in each of the optical pattern images (slab value), and inputting the slab value, and preliminarily adjusting the neuro weights of the optical pattern images optimally adjusted for the determination pattern classification. A separation calculation unit of a neural network for calculating a separation calculation value for each judgment pattern, and a judgment pattern having a maximum value or a minimum value among the separation calculation values A neural network discriminating device by a random mask method, comprising: a neural network discriminating unit that discriminates and outputs as an optical pattern image of the sheet.
じて前記ニューラルネットワークをカスケード接続して
成る請求項1に記載のランダムマスク方式による紙葉類
のニューロ識別装置。2. The neuro-identifying device for paper sheets by a random mask method according to claim 1, wherein the neural networks are cascade-connected in accordance with categories of the paper sheets to be classified.
じて前記分離演算部におけるニューロ重みを順次書き換
えるようにした請求項1に記載のランダムマスク方式に
よる紙葉類のニューロ識別装置。3. The neuro-identifying device for paper sheets by the random mask method according to claim 1, wherein the neuro weights in the separation calculation unit are sequentially rewritten according to the categories to be classified of the paper sheets.
入力する画像入力手段と、前記画像入力手段で読取られ
た画像データを記憶する画像データ記憶手段と、前記画
像データ記憶手段に記憶されている画像データから前記
紙葉類の光学パターン画像を抽出する画像抽出手段と、
前記画像抽出手段により抽出された前記光学パターン画
像に対して前記紙葉類の搬送方向と平行にランダムに且
つ左右対称に複数種のカラムマスクを施し、前記各光学
パターン画像における非マスク画素のスラブ値に変換す
る前処理部と、前記スラブ値を入力し、正損分離に最適
に予め調整されたニューロ重みにより前記光学パターン
画像の正損レベル毎に分離演算値を算出するニューラル
ネットワークの分離演算部と、前記分離演算値の中で最
大値又は最小値を有する正損レベルを前記紙葉類の判定
正損レベルとして出力するニューラルネットワークの判
定部とを具備したことを特徴とするランダムマスク方式
による紙葉類のニューロ正損分離装置。4. An image input unit for inputting an optical pattern image of a sheet to be identified, an image data storage unit for storing image data read by the image input unit, and an image data storage unit for storing the image data. Image extraction means for extracting the optical pattern image of the paper sheet from the image data,
A plurality of types of column masks are randomly and bilaterally symmetric parallel to the transport direction of the paper sheet with respect to the optical pattern image extracted by the image extracting unit, and a slab of non-masked pixels in each optical pattern image. A pre-processing unit for converting into a value and a separation operation of a neural network which inputs the slab value and calculates a separation operation value for each fitness level of the optical pattern image by a neuro weight optimally adjusted in advance for the fitness separation. Unit and a judgment unit of a neural network for outputting a damage level having a maximum value or a minimum value among the separation calculation values as a judgment damage level of the paper sheet. Neuro-property separation device for paper sheets by.
性のシグモイド関数f(x)=1/{1+exp(−
x)}のexp(−x)項を、1次関数y=ax+bで
線形近似するようにした請求項4に記載のランダムマス
ク方式による紙葉類のニューロ正損分離装置。5. The sigmoid function f (x) = 1 / {1 + exp (−) of the nonlinear characteristic of the neural network.
x)} exp (-x) term is linearly approximated by a linear function y = ax + b.
演算部及び判定部で形成される内蔵ニューロ演算部と、
前記ニューロ重みを記憶する電気的に書込制御が可能な
不揮発性記憶手段と、前記マスクパターンの変更設定が
可能な前処理部と、分離演算部及び判定部で成るニュー
ラルネットワークの学習により前記ニューロ重みを算出
する外部に設けられた装置外ニューロ演算部との間でデ
ータの交換を行うインタフェース手段と、前記インタフ
ェース手段によって前記画像データ記憶手段に記憶され
た前記紙葉類の光学パターン画像のデータ又は前記内蔵
ニューロ演算部で演算された前記スラブ値を前記ニュー
ロ演算部にアップロードすると共に、前記装置外ニュー
ロ演算部からの前記ニューロ重みを前記インタフェース
手段によってダウンロードして前記不揮発性記憶手段を
更新する制御手段とを備えた請求項4に記載のランダム
マスク方式による紙葉類のニューロ正損分離装置。6. A built-in neuro-operation unit located inside the apparatus and formed by the pre-processing unit, the separation operation unit and the determination unit,
An electrically programmable non-volatile storage means for storing the neuro weight, a pre-processing section capable of changing and setting the mask pattern, and a neural network composed of a separation calculation section and a determination section for learning the neuro Interface means for exchanging data with an external neuro-operation unit provided outside for calculating weights, and data of the optical pattern image of the paper sheet stored in the image data storage means by the interface means Alternatively, the slab value calculated by the built-in neuro arithmetic unit is uploaded to the neuro arithmetic unit, and the neuro weight from the external neuro arithmetic unit is downloaded by the interface unit to update the non-volatile storage unit. The random mask method according to claim 4, further comprising a control means. Neuro positive loss separation apparatus of the sheets.
置外ニューロ演算部に送るデータが画像データである請
求項6に記載のランダムマスク方式による紙葉類のニュ
ーロ正損分離装置。7. The neuro-loss / separation device for paper sheets by a random mask method according to claim 6, wherein the data sent to the external neuro-operation unit through the interface means is image data.
置外ニューロ演算部に送るデータがスラブ値である請求
項6に記載のランダムマスク方式による紙葉類のニュー
ロ正損分離装置。8. The neuro-loss / separation device for paper sheets by a random mask method according to claim 6, wherein the data sent to the external neuro-operation unit through the interface means is a slab value.
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