JPH07334724A - 紙幣判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の紙幣判別処理を高速で行うことがで
きるようにする。 【構成】 エッジ検出手段は、各画素の階調データを二
値化した二値データに基づいて、イメージセンサからの
出力ビデオ信号における立上りおよび立下りを検出し、
これにより、紙幣のエッジを検出する。エッジ位置デー
タ作成手段は、検出されたエッジの位置を特定し、この
特定した位置をエッジ位置データとして出力する。この
ようにして、エッジデータメモリには、各画素ごとの細
かな分解能で検出されたエッジの位置を示すエッジ位置
データが格納される。パターンデータ作成手段は、階調
データの値を複数の隣接した画素ごとに加算または平均
化して得た値を、紙幣の印刷パターンデータとして出力
する。このようにして、パターンデータメモリには、画
素の分解能より粗い分解能の印刷パターンデータが格納
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、紙幣判別装置に関
し、特に、高精度の紙幣判別処理を高速で行うことがで
きるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、現金入出金装置等には、客が
投入した紙幣を金種や真偽を判別して金庫に収納する紙
幣判別装置が使用されている。また、現金入出金装置か
ら客に対して紙幣を出金する場合にも、その紙幣の金種
を確認するために紙幣判別装置が使用されている。

【０００３】例えば特開平４−３２４５９１号公報に
は、図４に略示するような紙幣判別装置が開示されてい
る。イメージセンサ２は、一次元のイメージを検出する
リニアイメージセンサであり、判別すべき紙幣Ｐは、判
別処理速度を高めるために、移送方向Ｆに対して横向き
にイメージセンサ２を通過するよう移送される。従っ
て、該イメージセンサ２は、前記紙幣Ｐの縦方向（長手
方向）を光学的に走査する。イメージセンサ２の上流側
に設けられた発光素子と受光素子とで構成されるタイミ
ングセンサ１は、移送されてくる紙幣Ｐの先端による遮
光作用によって、該紙幣Ｐの先端を検出し、紙幣検出信
号を出力する。この紙幣検出信号に呼応して、イメージ
センサ２から出力される各スキャンごとのアナログのビ
デオ信号が、ディジタルの階調（多値）データに変換
後、メモリ３に順次格納される。この場合、紙幣Ｐの絵
柄（肖像、印章等）の印刷パターンに関するデータは、
多値データとして格納されるが、紙幣Ｐの外形寸法を検
出するためのデータは、前記多値データを二値化した二
値データとして格納される。その後、メモリ３に格納さ
れた前記紙幣Ｐの全面についてのデータに基づき、紙幣
判定部４では、各紙幣Ｐごとに予め用意された基準デー
タと比較照合することによって、前記紙幣Ｐの金種およ
び真偽を判定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の紙
幣判別装置にあっては、投入された各紙幣Ｐの外形寸法
および絵柄の印刷パターンを検出するために、前記紙幣
Ｐ全面のデータをイメージセンサ２の各画素ごとの微細
な分解能で取り込む（つまり、メモリ３に格納する）構
成であるので、データ処理量、すなわち、データ取り込
み量およびデータ解析量が膨大となり、その結果、処理
時間が長くなり、高速で紙幣判別処理を行うという要求
に十分対応できなかった。この発明は上述の点に鑑みて
なされたもので、高精度の紙幣判別処理を高速で行うこ
とができるようにした紙幣判別装置を提供しようとする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る紙幣判別
装置は、判別すべき紙幣の一面全体を光学的にスキャン
し、各画素ごとに、前記紙幣からの入力光の濃淡に応じ
たビデオ信号を出力するイメージセンサと、前記イメー
ジセンサによって出力されたビデオ信号をディジタルの
階調データに変換する変換手段と、各画素ごとの前記階
調データを二値データに変換する二値化手段と、前記二
値データに基づいて、前記イメージセンサからの出力ビ
デオ信号における立上りおよび立下りを検出し、これに
より、前記紙幣のエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記検出されたエッジの位置を特定し、該特定した位置
をエッジ位置データとして出力するエッジ位置データ作
成手段と、前記エッジ位置データを格納するエッジデー
タメモリと、前記紙幣の前記面全体についての階調デー
タのレベル値を複数の隣接した画素ごとに加算または平
均化し、該加算または平均化した値を、前記紙幣の印刷
パターンデータとして出力するパターンデータ作成手段
と、前記印刷パターンデータを格納するパターンデータ
メモリとを具備し、前記エッジデータメモリに格納され
たエッジ位置データに基づいて前記紙幣の外形寸法を検
出し、且つ、前記パターンデータメモリに格納された印
刷パターンデータに基づいて前記紙幣の印刷パターンを
検出し、これらの検出に基づいて前記紙幣の判別を行う
ようにしたものである。

【０００６】

【作用】エッジ検出手段は、各画素の階調データを二値
化して得られた二値データに基づいて、イメージセンサ
からの出力ビデオ信号における立上りおよび立下りを検
出し、これにより、前記紙幣のエッジを検出する。エッ
ジ位置データ作成手段は、前記検出されたエッジの位置
を特定し、該特定した位置をエッジ位置データとして出
力する。このエッジ位置データは、エッジデータメモリ
に格納される。従って、エッジデータメモリには、各画
素ごとの細かな分解能で検出されたエッジの位置を示す
エッジ位置データのみが格納される。また、パターンデ
ータ作成手段は、前記紙幣の一面全体についての前記階
調データの値を複数の隣接した画素ごとに加算または平
均化し、該加算または平均化した値を、前記紙幣の印刷
パターンデータとして供給する。この印刷パターンデー
タは、パターンデータメモリに格納される。従って、パ
ターンデータメモリには、前記画素の分解能より粗い分
解能の印刷パターンデータが格納される。このようなデ
ータの取り込みがなされると、前記エッジデータメモリ
に格納されたエッジ位置データに基づいて前記紙幣の外
形寸法が検出され、前記パターンデータメモリに格納さ
れた印刷パターンデータに基づいて前記紙幣の印刷パタ
ーンが検出され、これらの検出に基づいて、基準データ
との比較照合等により、前記紙幣の判別が行なわれる。

【０００７】以上のように、この発明にあっては、紙幣
の重要な特徴である外形寸法を例えば１ｍｍ単位で正確
に検出できるよう、紙幣のエッジ検出が各画素ごとの細
かな分解能で行われる。しかし、データ処理量を減少す
るために、検出されたエッジの位置を示すデータのみが
エッジデータメモリに格納される。一方、紙幣ごとに明
確な差異があり比較的簡単に自動検出可能な印刷パター
ンについては、データ処理量を可能な限り減少できるよ
う、階調データのレベル値を複数画素ごとに加算または
平均化して得られた、比較的粗い分解能の印刷パターン
データがメモリに格納される。このような構成により、
この発明は、高い判別精度を維持しながら、データ処理
量を最少化でき、従って、高速での紙幣判別処理を可能
にする。

【０００８】この発明の好ましい実施態様によると、前
記イメージセンサは、判別すべき紙幣の長手方向をライ
ンスキャンする一次元のリニアイメージセンサであり、
該イメージセンサに対して前記紙幣が相対的に移送され
ることにより、前記紙幣の前記面全体をスキャンするも
のである。この場合、該装置に判別すべき紙幣が投入さ
れた後、前記エッジ検出手段を介して最初に前記紙幣の
エッジが検出された時に、前記メモリへのデータ格納動
作が開始されるようにすることができる。こうして、従
来必要であったデータ取り込みタイミング検出用のセン
サが不要になる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明を詳細に
説明する。図１はこの発明の一実施例に係る紙幣判別装
置のハードウエア構成例を示すブロック図であり、図２
は図１の装置の動作を説明する図である。ここでは、便
宜上、日本の紙幣（１万円札、５千円札および千円札）
を処理する場合に限定して説明を行う。

【００１０】先ず、この実施例では、図２の（ａ）に示
すように、イメージセンサ１０（ここでは、分かり易さ
のため破線で示す）は紙幣移送路１２を横切るよう設け
られており、紙幣判別処理を高速化するために、判別す
べき紙幣Ｐは、移送ローラ１３によって、移送方向Ｆに
対して横向きにイメージセンサ１０を通過しながら、イ
メージセンサ１０によって、その長さＬ方向に光学的に
走査されるようになっている。また、ここでは、前記イ
メージセンサ１０は、図示しないＬＥＤアレイから発射
される光の反射光（反射イメージ）を受光することによ
って、一次元のイメージを検出するリニアイメージセン
サである。この実施例では、イメージセンサ１０は、紙
幣Ｐをラインスキャン（Ｓで示す）する１画素当り１ｍ
ｍの反射イメージを検出するものとする。イメージセン
サ１０の下方に設けられた紙幣移送用の移送ローラ１３
は、前記紙幣Ｐをイメージセンサ１０に対して移送方向
Ｆに移送するものであり、この移送により、イメージセ
ンサ１０は前記紙幣Ｐの１つの面全体をスキャンできる
ようになっている。

【００１１】さらに、この実施例では、前記反射イメー
ジの濃淡レベルの変化によって紙幣Ｐを検出できるよ
う、移送路１２における、イメージセンサ１０の下方に
設けられた前記移送ローラ１３は黒色であり、且つ、イ
メージセンサ１０は、紙幣Ｐが移送されてくる前から
（例えば、紙幣Ｐがこの装置の所定の紙幣投入口に投入
されたことが検出された時点から）スキャン動作を行う
ようになっている。このようにして、後で詳述するよう
に、紙幣Ｐが投入された後、最初に、イメージセンサ１
０の出力レベルが、紙幣Ｐが存在していないときにおけ
る移送ローラ１３による黒レベルから白レベルに立ち上
がった時に、紙幣Ｐの移送方向Ｆ先端がイメージセンサ
１０を通過したことが検出される。この先端検出時点か
ら、後述のようにして、イメージセンサ１０の各水平方
向のラインスキャン（以下、単に水平スキャンＳと言
う）ごとの出力データがメモリに格納される動作（つま
り、取り込まれる動作）が開始される。その後、所定ピ
ッチで多数回の水平スキャンＳが行われた後、イメージ
センサ１０の出力レベルが黒レベルに立ち下がり、その
黒レベルが所定時間継続した時に、前記紙幣Ｐの移送方
向Ｆ後端がイメージセンサ１０を通過したことが検出さ
れ、この後端検出時点において、イメージセンサ１０の
出力データの格納動作が終了されるようになっている。
このような構成により、この実施例にあっては、従来必
要であったタイミングセンサ（図４の符号１）を設ける
必要が無く、その分、装置の構成が簡略化されている。

【００１２】日本の１万円札、５千円札および千円札か
らなる紙幣Ｐは、幅は同一であるが、長さＬはそれぞれ
異なるため、各紙幣Ｐの長さＬは紙幣判別のための重要
な特徴点となり得る。この点に着目して、この実施例で
は、紙幣Ｐの金種および真偽を判別するとともに、紙幣
Ｐにおける許容できない程度の欠損部分を検出する目的
のためにも、各紙幣Ｐの長さＬを１ｍｍ単位の細かい分
解能で検出するようにしている。しかし、紙幣判別装置
においては、紙幣Ｐの判別処理をできるだけ高速化した
い要求があるにも関わらず、従来のように各紙幣Ｐに印
刷された絵柄の印刷パターンをも細かい分解能で検出し
ていたのでは、データ処理量（つまり、データ取り込み
量およびデータ解析量）が膨大となって、処理時間が長
くなる。

【００１３】そこで、この実施例では、図１に例示する
構成によって、紙幣Ｐの重要な特徴点である長さＬを含
む外形寸法は細かい分解能で検出し、しかも、その検出
した外形寸法を示すデータとして、最少限のものを取り
込むようにしている。一方、比較的簡単に自動検出可能
な印刷パターンについては、前記外形寸法の検出より粗
い分解能で検出するようにしている。

【００１４】図１において、マイクロプロセッサ１６
は、該紙幣判別装置の動作全体を制御するものである。
クロック発生器１４は、該装置の基本的な動作クロック
信号を発生する。例えば、紙幣投入センサ１７によっ
て、ある紙幣Ｐが該装置に投入されたことが検出される
と、スタートパルス発生器１８は、前記動作クロック信
号によって規定されるタイミングに従って、イメージセ
ンサ１０による各水平スキャンＳの開始を指示するスタ
ートパルスを発生する（図２の（ｂ）参照）。このスタ
ートパルスに応じて、前記イメージセンサ１０では、紙
幣Ｐの移送速度に対応した所定ピッチでの水平スキャン
Ｓを開始する。スキャンカウンタ１９は、図２の（ｄ）
に示すように、各水平スキャンＳの開始から終了までの
画素数をカウントすることにより、各水平スキャンごと
の画素位置（ビット位置）を出力する。

【００１５】イメージセンサ１０から出力されるアナロ
グのビデオ信号は、各画素ごとに、Ａ／Ｄ変換器２０に
よってディジタルの階調データ、すなわち、多値データ
に変換される。各多値データは、イメージセンサ１０が
出力した１画素の濃淡レベルを、多値で量子化したデー
タである。各水平スキャンＳ当りの多値データの値によ
って示される波形図は、図２の（ｃ）のようである。図
１において、判別すべき紙幣Ｐの外形寸法を検出するた
めに、紙幣Ｐの水平スキャンＳ方向のエッジを各画素
（この例では１ｍｍ）ごとの分解能で検出し、検出した
エッジを示すデータを取り込むための構成要素は、次の
ようである。

【００１６】スライスレベルレジスタ２１には、前記多
値データを二値データに変換するための所定のスライス
レベル（図２の（ｃ）においてＳＬで示す）が格納され
ている。このスライスレベルＳＬとしては、前記移送ロ
ーラ１３の“黒”と紙幣Ｐにおける無印刷部分（特に、
エッジ部分）の“白”とを判別できるレベルが設定され
ている。二値化部２２は、各前記多値データのレベルと
スライスレベルとを比較し、これにより、前記多値デー
タを例えば“黒”、“白”を示す二値データに変換す
る。二値化部２２から出力される各水平スキャンＳごと
の二値データは、立上り／立下り検出部２４に与えられ
る。

【００１７】前記立上り／立下り検出部２４では、各水
平スキャンＳごとに、前記二値データが“黒”データか
ら“白”データに変化した時点を、イメージセンサ１０
の出力レベルの立上り（紙幣Ｐの左側エッジに対応す
る）として検出し、前記二値データが“白”データから
“黒”データに変化した時点を、イメージセンサ１０の
出力レベルの立下り（紙幣Ｐの右側エッジに対応する）
として検出するものである。この実施例では、マイクロ
プロセッサ１６は、前述のように、前記紙幣Ｐが投入さ
れたことが検出された後、該検出部２４を介して、最初
に、イメージセンサ１０の出力レベルが黒レベルから白
レベルに立ち上がったことが検出された時に、紙幣Ｐの
移送方向Ｆ先端がイメージセンサ１０を通過したことを
検出する。その後、前記紙幣Ｐについて所定ピッチでの
多数回の水平スキャンが終わり、イメージセンサ１０の
出力レベルが黒レベルに立ち下がり、その黒レベル状態
が所定時間継続した時に、前記紙幣Ｐの移送方向Ｆ後端
がイメージセンサ１０を通過したことを検出するように
なっている。

【００１８】各水平スキャンＳごとに、前記立上り／立
下り検出部２４によって立上りが検出されると、その時
点においてスキャンカウンタ１９によって出力されるビ
ット位置が、立上りラッチ２６にラッチされる。また、
その後、立上り／立下り検出部２４によって立下りが検
出されると、その時点においてスキャンカウンタ１９に
よって出力されるビット位置が、立下りラッチ２８にラ
ッチされる。こうして、立上りラッチ２６および立下り
ラッチ２８にラッチされた立上りおよび立下りのビット
位置は、マイクロプロセッサ１６に与えられる。マイク
ロプロセッサ１６では、前記ビット位置をエッジデータ
メモリ３０に格納する。こうして、エッジデータメモリ
３０には、各水平スキャンＳごとの立上りおよび立下
り、すなわち、前記紙幣Ｐのエッジのビット位置が格納
されることになる。その後、上位コンピュータ３２で
は、このようにしてエッジデータメモリ３０に格納され
たビット位置データに基づいて、前記紙幣Ｐの外形寸法
を検出し、予め用意されている各々の紙幣の基準外形寸
法と比較照合することにより、前記紙幣Ｐをその外形寸
法に関して判別する。

【００１９】さらに、図１において、判別すべき紙幣Ｐ
の印刷パターンを、前記外形寸法検出時より粗い分解能
で検出し、印刷パターンデータとして取り込むするため
の構成要素は、次のようである。上述のように立上り／
立下り検出部２４によって立上りが検出されると、前記
Ａ／Ｄ変換器２０によってディジタル化された各水平ス
キャンＳごとの多値データは、第１の加算回路３４に与
えられる。第１の加算回路３４では、分周器３５によっ
て発生される、クロック信号をＮ分の１（例えば４分の
１とする）に分周したタイミング信号に従って、図３の
（ａ）に示すように、水平方向４画素ごとの多値データ
の値Ｄ０，Ｄ１，…を加算し、水平方向加算値Ｈ０，Ｈ
１，…を作成する。

【００２０】第２の加算回路３６は、図３の（ｂ）に示
すように、各水平スキャンＳごとの水平方向加算値Ｈ
０，Ｈ１，…を、垂直方向４画素ごとに加算し、垂直方
向加算値Ｖ０，Ｖ１，…を作成する。各水平スキャンＳ
ごとの垂直方向加算値Ｖ０，Ｖ１，…は、ＦＩＦＯメモ
リ３７に記憶される。このＦＩＦＯメモリ３７は、マイ
クロプロセッサ１６とは非同期で、上記各種要素による
垂直方向加算値Ｖ０，Ｖ１，…作成処理が行えるようタ
イミング調整を行うためのものである。マイクロプロセ
ッサ１６では、ＦＩＦＯメモリ３７に記憶されたこれら
の垂直方向加算値Ｖ０，Ｖ１，…を、印刷パターンデー
タとしてパターンデータメモリ３８に格納する。こうし
て、パターンデータメモリ３８には、イメージセンサ１
０の４×４画素ごとの多値データの垂直方向加算値Ｖ
０，Ｖ１，…からなる印刷パターンデータが格納され
る。上位コンピュータ３２では、このようにしてパター
ンデータメモリ３８に格納された印刷パターンデータＶ
０，Ｖ１，…と、各々の紙幣Ｐについて予め用意された
基準となる印刷パターンとを、例えば相関値計算式を利
用して比較照合することにより、前記紙幣Ｐをその印刷
パターンに関して判別する。

【００２１】以上のように、この実施例によると、紙幣
Ｐが投入されるごとに、イメージセンサ１０の出力に基
づいて該紙幣Ｐの移送方向Ｆ先端が検出された時点で、
イメージセンサ１０の出力データの取り込みが開始さ
れ、該紙幣Ｐの移送方向Ｆ後端が検出された時点で、イ
メージセンサ１０の出力データの取り込みが終了される
ようになっている。また、前記紙幣Ｐの外形寸法を検出
するため、紙幣Ｐのエッジがイメージセンサ１０の各画
素ごとの細かな分解能で検出され、検出されたエッジの
位置を特定するエッジ位置データがメモリ３０に格納さ
れる。一方、前記紙幣Ｐの印刷パターンについては、４
×４画素ごとの比較的粗い分解能で作成された印刷パタ
ーンデータがしてパターンデータメモリ３８に格納され
る。

【００２２】上記実施例において、紙幣Ｐの印刷パター
ンを検出するために、前述したように紙幣Ｐの全面のデ
ータを間引くことなく取り込むようにした理由は、間引
いて取り込む場合には、印刷パターンが線画であるため
に、サンプリングピッチと印刷された線のピッチとの関
係によりモアレ縞が発生してしまい、不安定な検出とな
るからである。なお、図１の一点鎖線で囲った構成要素
は、ハードウエア回路に限らず、ソフトウエアによって
実現してもよい。また、この実施例に係る装置を利用し
て、判別すべきすべての金種の紙幣に関する基準外形寸
法および基準印刷パターンを用意しておけば、日本の紙
幣に限らず、外国の紙幣にも容易に対応できる。さら
に、上記実施例では、紙幣の印刷パターンを検出するた
めに、４×４画素の多値データの加算値を取り込むよう
にしたが、４×４画素より多い画素または幾分少ない画
素の多値データの加算値を取り込むようにしてもよい。
さらに、これら画素の多値データの加算値に限らず、平
均値を取り込むようにしてもよい。なお、この発明は、
上記実施例のようにイメージセンサ１０が反射光を受光
するタイプに限らず、イメージセンサ１０が透過光を受
光するタイプであってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明にあっては、紙
幣の外形寸法を正確に検出できるよう、紙幣のエッジ検
出が各画素ごとの細かな分解能で行なわれ、しかも、デ
ータ処理量を減少するために、検出されたエッジの位置
を示すデータのみがメモリに格納される。一方、紙幣ご
とに明確な差異があり比較的簡単に自動検出可能な印刷
パターンについては、データ処理量を可能な限り減少で
きるよう、階調データのレベル値を複数画素ごとに加算
または平均化して得られた、比較的粗い分解能の印刷パ
ターンデータがメモリに格納される。このような構成に
より、この発明は、高い判別精度を維持しながら、デー
タ処理量を最少化でき、従って、高速での紙幣判別処理
を可能にする、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る紙幣判別処理装置の
ハードウエア構成例を示すブロック図。

【図２】図１の実施例の動作を説明するタイミング図。

【図３】同実施例において、紙幣の印刷パターンを取り
込む動作を説明する図。

【図４】従来の紙幣判別装置を示す図。

【符号の説明】

１０ イメージセンサ １６ マイクロプロセッサ １９ スキャンカウンタ ２０ Ａ／Ｄ変換器 ２２ 二値化部 ２４ 立上り／立下り検出部 ３０ エッジデータメモリ ３４ 第１の加算回路 ３６ 第２の加算回路 ３８ 印刷パターンメモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 判別すべき紙幣の一面全体を光学的にス
   キャンし、各画素ごとに、前記紙幣からの入力光の濃淡
   に応じたビデオ信号を出力するイメージセンサと、 前記イメージセンサによって出力されたビデオ信号をデ
   ィジタルの階調データに変換する変換手段と、 各画素ごとの前記階調データを二値データに変換する二
   値化手段と、 前記二値データに基づいて、前記イメージセンサからの
   出力ビデオ信号における立上りおよび立下りを検出し、
   これにより、前記紙幣のエッジを検出するエッジ検出手
   段と、 前記検出されたエッジの位置を特定し、該特定した位置
   をエッジ位置データとして出力するエッジ位置データ作
   成手段と、 前記エッジ位置データを格納するエッジデータメモリ
   と、 前記紙幣の前記面全体についての階調データのレベル値
   を複数の隣接した画素ごとに加算または平均化し、該加
   算または平均化した値を、前記紙幣の印刷パターンデー
   タとして出力するパターンデータ作成手段と、 前記印刷パターンデータを格納するパターンデータメモ
   リとを具備し、前記エッジデータメモリに格納されたエ
   ッジ位置データに基づいて前記紙幣の外形寸法を検出
   し、前記パターンデータメモリに格納された印刷パター
   ンデータに基づいて前記紙幣の印刷パターンを検出し、
   これらの検出に基づいて前記紙幣の判別を行うようにし
   たことを特徴とする紙幣判別装置。
2. 【請求項２】 前記イメージセンサは、判別すべき紙幣
   の長手方向をラインスキャンする一次元のリニアイメー
   ジセンサであり、該イメージセンサに対して前記紙幣が
   相対的に移送されることにより、前記紙幣の前記面全体
   をスキャンする請求項１に記載の紙幣判別装置。
3. 【請求項３】 前記装置に判別すべき紙幣が投入された
   後前記エッジ検出手段を介して最初に前記紙幣のエッジ
   が検出された時に、前記メモリへの前記データの格納動
   作が開始されるようにした請求項２に記載の紙幣判別装
   置。