JPH08279042A

JPH08279042A - 書類認証方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08279042A
Application number: JP7345455A
Authority: JP
Inventors: Scott Gregory; スコットグレゴリー; Ecress John; エクレスジョン
Original assignee: NCR International Inc
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1994-12-10
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1996-10-22
Also published as: EP0718808A3; GB9424971D0; EP0718808A2; ZA9510106B

Abstract

(57)【要約】【課題】異種類の書類を同一の方法で認証する書類認証
システムを提供する。【解決手段】本発明の書類を認証する方法及び装置は、
紙幣、小切手等の書類１２を認証するシステムであり、
メモリ３８に異なった色の光で書類１２に光を照らす
ことにより得た複数のディジタルイメージの形態で記憶
される書類のディジタルカラーイメージを供給する感知
端末２０を通過して検査される書類１２は駆動する。
記憶されたカラーイメージは、書類１２の種類及び配向
を決定するためにテンプレートを照合すること等により
処理する。種類及び配向情報を、色輝度分析のためデ
ィジタルカラーイメージの複数の区域を選択するために
利用すし、例えば本物の書類を処理して得た記憶値を使
って統計的試験手続きを利用する。異なる種類の書類は
このように全て同一の方法で処理される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書類を認証する方
法と装置に関する。

【０００２】紙幣及び小切手又は預金振替書類のような
他の書類を受理する自動化機械がよく用いられる。この
ような機械が書類を認証する、即ち本物か模造の書類か
を識別することは重要である。

【０００３】欧州特許番号EP-A-O 101 115号の出願は、
紙幣等を認識し、検査する装置を開示する。この従来の
装置は、装置の中に供給される紙幣の透過率のモノクロ
ーム（グレーレベル）ディジタルイメージを、紙幣に光
を向けることにより形成し、感光性セルの列を使うこと
により伝送光を感知する。色情報は別々の感光性装置又
は特定の色の光に反応する装置により得られる。色情報
は紙幣全体で統合化される。装置が紙幣を受理するよう
にされた国により、差し込まれた紙幣の貨幣単位は決定
される。例えば、オランダ紙幣に対しては色は貨幣単位
の特徴である。ドイツの紙幣に対しては長さ又は長さ／
幅比が貨幣単位の特徴である。認識されないものはすぐ
に拒絶する。決定した貨幣単位を使って、ディジタルイ
メージの選択した区域がメモリに記憶されたデータと比
較して紙幣の信憑性を決定するパターン認識手続きを行
う。もし米国紙幣のように大きさと色が同一である紙幣
を受理するための装置であるなら、例えば、紙幣の貨幣
単位はパターン検査により決定する。従って従来の装置
は、異なった方法で稼働する再構成が一部の書類を認証
するために必要とされる欠点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】認証する書類の種類に
左右されなく同じ事柄で稼働する書類を認証するシステ
ムを提供することは本発明の目的である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従って、複数の種類のう
ちの１つである書類を認証する方法を用意され、この方
法は、前記書類のディジタルカラーイメージを形成する
段階と、いずれの前記書類が属する種類及びその書類の
配向を識別するために前記ディジタルカラーイメージを
処理する段階と、及び書類の信憑性を決定するために識
別書類種類に依存して前記ディジタルカラーイメージを
分析する段階とからなる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１には、書類認証システム１０
の簡易ブロック図を示す。書類１２を、矢印１８の方向
に供給路１６に沿って、従来の供給ローラーや供給ベル
トを有する書類輸送平均１４により入力スロット（図示
せず）から供給する。書類１２は、第１及び第２ＬＥＤ
（発光ダイオード）配列２２、２４を含むイメージ獲得
端末２０を通り過ぎて供給される。書類１２を垂直の配
向で駆動し、ＬＥＤ配列２２、２４をそれぞれ個々の間
隔を置かれたＬＥＤの垂直列により形成する。ＬＥＤ配
列を水平に整列して書類１２を水平な配向で駆動するこ
ともできる。ＬＥＤ配列２２は個々のＬＥＤ２６からな
る列を含み、ＬＥＤ配列２４は個々のＬＥＤ２８からな
る列を含む。各配列２２、２４のＬＥＤは、個々に半導
体基板に集積でき、個々ＬＥＤの非常に小さい間隔を可
能にする。

【０００７】図２には、個々には２６-１、２６-２、２
６-３等であるＬＥＤ２６の列を含むＬＥＤ配列２２の
図を示す。ＬＥＤ２６は、３つの異なった波長の１つに
対応する光、即ち緑の光、赤の光及び赤外の光を発す
る。従ってダイオード２６-１、２６-４等は緑の光、ダ
イオード２６-２、２６-５等は赤い光、ダイオード２６
-３、２６-６等は赤外光を発する。しかしながら、ＬＥ
Ｄの他の色、例えば黄色又は青が使われてもよい。さら
に、色の総数は３と異なってもよい。例えば、２又は４
の色が使われるが、少数の色の使用は書類１０から感知
した有用な情報量を減らす。ＬＥＤ配列２４（図１）は
ＬＥＤ配列２２と同一の構造である。

【０００８】ＬＥＤ配列２２、２４は、照度制御デバイ
ス３０の制御の下で稼働し、ここで記述する方法で、書
類１２に光を向ける。光は、光路３２に沿って書類１２
から反射し、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）センサデバイ
ス３６の上にレンズシステム３４により焦点を合わせ
る。センサはフォトダイオードの配列を使用できる。Ｃ
ＣＤセンサデバイス３６は、周期的な間隔のサンプリン
グにより、各色の反射光を表すディジタル信号を供給
し、書類１２のカラーイメージとしてカラーイメージメ
モリ３８に記憶され、これは以下で詳しく述べる。タイ
ミング制御回路３９は、書類輸送１４、照度制御回路３
０及びカラーイメージ記憶３８の動作を同期する。

【０００９】照度制御３０は配列２２、２４のＬＥＤ２
６、２８の照度が、緑のＬＥＤ、赤いＬＥＤ及び赤外線
のＬＥＤを順次的に、繰り返して操作されるように制御
するのに効果的である。これにより書類１２を緑の光、
赤の光と赤外線の光により順次的に繰り返して光を照ら
す。この連続した照明は供給路１６に沿って書類１２の
動作と比較して高速でされ、連続した緑、赤及び赤外線
のイメージが実質的に書類１２の同じ領域で獲得され
る。また、連続した色の照明により作られた３つのイメ
ージは、書類１２の動作のためにわずかに整列状態から
外れる。イメージされている書類１２上のパターンの解
像度はこのパターンよりかなり大きく、イメージのわず
かな不整合は従って実際は無視できる。

【００１０】書類１２の１つの側だけのディジタルカラ
ーイメージが形成できるが、感知端末２０は書類１２の
両側から反射光を感知することができる。書類の両側の
ディジタルカラーイメージが、次の認識及び認証手続き
で生成され利用できる。異なった色の発光ダイオードを
使う代わりに、白い光源を利用でき、色フィルタを使う
カラーＣＣＤイメージングシステムはＣＣＤセンサに含
む。

【００１１】図１の残りを記述する。カラーイメージメ
モリ３８に記憶されたカラーイメージデータは、書類１
２の配向を決定して、書類１２の種類を認識するため
に、参照データメモリ４２で記憶された参照データを使
って、認識及び配向プロセッサー４０で最初に処理され
る。例えば、もし書類１２が紙幣であるなら、プロセッ
サー４０が紙幣の配向に加えて、国や発行銀行及び紙幣
の貨幣単位を決定する。もし書類１２が、メモリ４２で
記憶される参照データのある種類であると認められない
なら、拒絶信号が出力線４４上に作られる。拒絶信号は
拒絶された書類を入力スロットに返し、又は拒絶収容器
（図示せず）に外される。

【００１２】書類１２が認識されたと想定すると、次に
書類の種類及び配向を示す信号が出力線路４６上に供給
され、書類認証手続きを認証プロセッサー４８で始め、
以下に記述する。即ち、プロセッサー４０のようにカラ
ーイメージメモリ３８からのデータ及び参照データメモ
リ４２から供給された参照データを用い、書類１２の信
憑性を決定する。書類１２上への従属試験は試験装置５
０により行える。例えば、磁気インク、又は金属細片の
存在を検査できる。従属試験の結果を表す信号を線路５
２上に試験デバイス５０により印加し、書類１２の信憑
性を決定するために認証プロセッサー４８により利用す
る。認証プロセッサー４８は、書類１２の信憑性又は非
信憑性を表す出力信号を線５４の上に供給する。従っ
て、もし書類１２が本物と決定されるなら、線路５４上
の信号は書類１２のさらなる処理を始めることを可能に
し、又はもし書類が紙幣であるなら、紙幣が決定される
値に従って金融の取引を可能にする。

【００１３】図３には、ディジタルカラーイメージデー
タがカラーイメージメモリ３８で記憶される方法を理解
する助けになる図を示す。カラーイメージデータは図示
するような３つの「平面」６２、６４、６６のように配
置し、ここで平面６２が緑の色データを記憶し、平面６
４は赤の色データを記憶し、平面６６は赤外線の色デー
タを記憶する。書類１２の単一のピクセル区域のデータ
は、線路６８に沿って表され、斜線区域７２を緑の色平
面６２に結びつけ、斜線区域７４を赤い色平面６４に結
びつけ、斜線区域７６を赤外線の色平面６６に結びつけ
る。イメージ獲得端末２０が緑、赤、赤外線以外の他の
色、や異なる色数を利用しても図３に類似の図が示され
る。

【００１４】図４は、システム１０の一般的な動作を流
れ図８０の形態で示す。最初は、ブロック８２に示され
るように、書類１２のディジタル色イメージを上述の方
法で読み込む。即ち、ディジタルカラーイメージは形成
され、カラーイメージメモリ３８（図１）で記憶する。

【００１５】次に、ブロック８４に示すように、書類の
種類及び配向を認識及び配向プロセッサー４０（図１）
で決定する。もし書類種類が認識されれば、流れ図はブ
ロック８８に進み、ここで書類の信憑性検査をする。信
憑性検査の結果はブロック８６で書類種類が認識されな
いなら、出力結果（ブロック９０）となり、流れ図は上
述のように出力結果ブロック９０に直接進む。ここで認
証プロセッサー４８（図１）は、認識された書類１２の
決定した信憑性又は非信憑性のとおりに線路５４上に出
力信号を作る。従ってすべての認識及び認証情報が線路
４４、５４上に表される。

【００１６】ブロック８４（図４）の書類の種類及び配
向を決定する方法が、図５の流れ図１００で詳細に記述
される。最初は、書類のカラーイメージをカラーイメー
ジメモリ３８（ブロック８２）に記憶する。次に、書類
の大きさ測定をする（ブロック１０２）。例えば、書類
の長さや幅は色平面６２、６４、６６（図３）に記憶し
た３つのカラーイメージの１つを走査することにより決
定できる。代りに長さは、書類供給路１６に位置する光
検出器（図示せず）により決定できる。決定した書類の
大きさに基づいて、テンプレートが決定した大きさ（ブ
ロック１０４）に従って選択され、以下に記述すること
が実行される（ブロック１０６）。テンプレート照合手
続きは特定な種類であるとして書類１２の識別をし、ま
たその配向を決定する。もし合致がなければ、書類１２
は認識されず、上述するように拒絶される。大きさを決
定する段階（ブロック１０２）は任意だが、省略すると
多数のテンプレートを利用する必要がありテンプレート
照合手続きの処理時間を増やす。

【００１７】テンプレート照合手続きは書類イメージの
小さい四角形領域、典型的には１６×１６ピクセルの大
きさの領域を平均し、これにより照合するデータの量を
減らし、テンプレート照合手続きを速めることができ
る。また、テンプレート照合手続きは色組合せイメージ
上で行われ、これはグレーイメージと呼ばれる。例えば
グレーイメージは、対応する平面６２、６４（図３）の
緑及び赤のカラーイメージを結合することにより形成す
る。しかしながら、他の結合、例えば緑と赤外線のイメ
ージが可能で、グレーイメージを形成するためにすべて
の３つイメージが結合できる。グレーイメージはプロセ
ッサー４０のメモリ部分に記憶される。

【００１８】大きさ１６×１６ピクセルの領域、即ちピ
クセル大きさが２５６の四角形領域の平均ピクセル輝度
値を計算することによりグレーイメージを平均する。こ
れは約４ｍｍ×４ｍｍの領域に対応する。しかしなが
ら、他の大きさの領域を使える。１６×１６の大きさの
ピクセル領域の、約１００,０００から２００,０００の
ピクセルを含んでいる典型的な書類イメージが平均手続
きにより１,０００以下の要素のイメージに減らされ
る。前述のように、この平均イメージはプロセッサー４
０のさらなるメモリ部分に記憶され、参照データメモリ
４２（図１）から得るテンプレートと照合するために利
用する。テンプレート照合手続きは平均イメージに最も
合致するテンプレートを決め、識別できないイメージを
拒絶するために前もって決定されたしきい値を利用す
る。最も合致するテンプレートは書類１２の種類及び配
向の情報を供給する。参照データメモリ４２に記憶され
たテンプレートは、認識すべき種類の本物の書類が可能
な４つの配向全てで走査する事前の学習手続きを生成す
る。

【００１９】図６の流れ図１２０には認証手続きを記述
する。流れ図は開始ブロック１２２からブロック１２４
に進み、決定した書類種類及び配向の認証領域を選択す
る。典型的には８乃至３２の領域が、２．５ｍｍ²乃至
７．５ｍｍ²の間の面積で用いられ、領域の面積はこの
数値より大きくてもよい。領域は書類上に等しい間隔を
置くが、等しくない間隔の領域がある特定の種類の書類
に対して適当であり選択される。書類のイメージをカラ
ーイメージメモリ３８で記憶するので領域は、異なる書
類種類に対してもいかなるハードウェア変更無しでで
も、ソフトウェア制御下で、書類種類及び配向によって
選択される。

【００２０】次にブロック１２６では、特徴ベクトルが
選択された領域に対して計算される。これは次のように
もたらされる。選択された領域に対するピクセル輝度値
を、選択された領域の平均色輝度を得るために各色平面
６２、６４、６６（図３）に対して平均する。各選択領
域に対して、特徴ベクトルｚ＝（ｘ、ｙ）を計算し、こ
こでｘは領域の緑の赤に対する平均輝度の比であり、ｙ
は選択領域の赤外線の赤に対する平均輝度の比である。
特徴ベクトルの計算で絶対値の代わりに輝度比を利用す
ることにより、異なったサンプルからの成分が効果的に
正規化される。もちろん、緑及び赤外線の赤に対する比
の代わりに、赤及び赤外線の緑に対する比などの他の比
が選択できる。

【００２１】次にブロック１２８では、選択領域に対す
る認証パラメーターを参照データメモリ４２（図１）か
ら検索し、次に各選択領域を認証する過程を実行する
（ブロック１３０）。各領域に対する検索された参照デ
ータを、数値のセット、即ち平均ベクトル及び２×２共
分散行列の要素により形成する。平均ベクトル及び共分
散行列の要素を、参照データを作る初期学習段階の間
に、サンプルの本物の書類の特徴ベクトルから計算す
る。ブロック１３０の記述に戻ると、平均からの特徴ベ
クトルのマハラノビス(Mahalanobis)距離を次に検索参
照データを使って計算する。マハラノビス距離の概念は
パターン認識技術ではよく知られている。例として、ア
ール・オー・デューダ(R.O.Duda)、ピー・イー・ハート
(P.E.Hart)共著の本、「パターン認識とシーンアナリシ
ス(Pattern Recognition and Scene Analysis)」（John
Wiley & Sons出版１９７３年刊）の２４ページを見る
とよい。統計の理論から知られるように、平均からの一
定なマハラノビス距離の輪郭(contour)は、平均値を中
心にする楕円である。Ｔのしきい値に対して、Ｔより小
さなマハラノビス距離を有する点が、平均値を中心にす
る楕円の中に存在し、Ｔより小さなマハラノビス距離を
有する点が、だ円の外に存在する。

【００２２】図７には、点１５０として示す平均特徴ベ
クトル（Ｍ_x、Ｍ_y）は、楕円１６０の中心であり、これ
はしきい値Ｔに対応する。楕円１６０は長軸１６２と短
軸１６４を有する。もし計算した特徴ベクトルが楕円１
６０の内部１６６の中に存在するなら、即ちマハラノビ
ス距離がＴより小さければ、認証している書類１２の対
応する領域を本物と分類する。もし計算した特徴ベクト
ルがだ円１６０の外に存在するなら、即ちマハラノビス
距離がＴより大きければ、書類１２の対応する領域を本
物でないと分類する。もし特徴ベクトルが３つ以上の成
分を持つなら、楕円は多次元空間の楕円体に代わる。

【００２３】図６に戻ると、書類１２に従属試験を行う
段階（任意）を示す。前述したように、従属試験デバイ
ス５０（図１）は金属細片や磁気インクの存在等の試験
を行う。ブロック１３４に示すように、書類１２に対す
る認証決定がここでされ、前述のように信憑性について
検査した選択領域の全て又は事前に選択した数以上が本
物であると判明し、任意の従属試験のいずれの結果が本
物であると判明した場合に限り、書類１２は本物である
と分類される。流れ図１２０は次に終了し（ブロック１
３６）、認証されると書類１２はトランザクション運転
に利用され、認証されないと拒絶される。

【００２４】例えば、書類信憑性を決定するのにマハラ
ノビス距離計算に基づく統計技術の代わりに、ニューロ
ネットワーク(neural network)で特徴ベクトルを分析で
きる。ニューロネットワークでは本物の書類を利用して
学習させ、それから複数の書類イメージ領域の信憑性を
決定することにより書類を認証するのに効果がある。ま
た、認識及び配向手続きはテンプレート照合ではないパ
ターン認識手続きを使える。

【００２５】

【発明の効果】本発明の書類認証システムは、紙幣、小
切手及び預金振替を含む種々の書類の種類を例えば統一
した方法で認証する。最初に書類種類及び配向を決定し
て、次に信憑性を決定する２段階の手続きにより、高い
安全性を有する能率的な書類処理システムを可能にす
る。このように、認識されない書類はすぐに、認証の必
要性無く拒絶できる。色輝度値の使用がモノクローム分
析と比較して信憑性の決定に高い分析能力及び正確さを
もたらすので、ディジタルカラーイメージを形成するこ
とは能率的な２段階の認証手続きを供給することに貢献
する。さらに、ディジタル色情報を書類全体から得るの
で、認識及び配向手続きの性能が局所的な印又は損傷に
より劣化しない。また認証はソフトウェア制御により選
択領域に焦点を合わせられる。従って、システムは付加
書類種類を処理するために容易にソフトウェア変更によ
り再構築できる。

【００２６】また、本発明の書類を認証する方法及び装
置は、紙幣、小切手等の書類（１２）を認証するシステ
ムであり、メモリ（３８）に異なった色の光で書類（１
２）に光を照らすことにより得た複数のディジタルイメ
ージの形態で記憶される書類のディジタルカラーイメー
ジを供給する感知端末（２０）を通過して検査される書
類（１２）が駆動する。記憶されたカラーイメージは、
書類（１２）の種類及び配向を決定するためにテンプレ
ートを照合すること等により処理する。種類及び配向情
報は、色輝度分析のためディジタルカラーイメージの複
数の区域を選択するために利用し、例えば本物の書類を
処理して得た記憶値を使って統計的試験手続きを利用す
る。異なった種類の書類はこのように全て同一の方法で
処理され、正確で低コストな認証する書類の種類に左右
されなく同じ事柄で稼働する書類を認証するシステムを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の書類を受理し認証する装置の簡易ブロ
ック図である。

【図２】図１の装置で利用するＬＥＤ配列の拡大図であ
る。

【図３】書類からのディジタル色情報の記憶を示す説明
図である。

【図４】図１の装置の一般的な運転を示す流れ図であ
る。

【図５】書類を認識する認識手続きを示す流れ図であ
る。

【図６】認識手続きにより認識された書類を認証する認
証手続きを示す流れ図である。

【図７】認証手続きを理解する助けになるグラフプロッ
ト図である。

【符号の説明】

１０書類受理認証装置のシステム１２書類１４書類転送１６供給路１８矢印２０イメージ獲得端末２２第１ＬＥＤ配列２４第２ＬＥＤ配列２６、２８ＬＥＤ３０照度制御デバイス３２光路３４レンズシステム３６ＣＣＤ（電荷結合素子）センサ３８カラーイメージメモリ３９タイミング制御４０認識及び配向プロセッサ４２参照データメモリ４４出力線４６出力線４８認証プロセッサ５０従属試験装置５２、５４線６２緑カラーデータ平面６４赤カラーデータ平面６６赤外カラーデータ平面６８線７２、７４、７６斜線領域８０書類受理認証装置の全般的な運用８２書類のディジタルカラーイメージを読み込む８４書類の型と配向を判断８６書類の型は認識されたか？８８書類を認証９０結果を出力１００書類の認識手続き１０２書類の大きさを判断１０４適合するテンプレートを選択１０６テンプレート照合を実効１０８書類及び配向を識別１２０書類の認証手続き１２２開始１２４判断した文書の型及び配向に対応する認証領域
を選択１２６選択領域の特徴ベクトルを計算１２８選択領域の認証パラメータを検索１３０各領域を認証１３２従属試験のいずれをも実行１３４最終的な認証判断１３６終了１５０平均特徴ベクトル（Ｍ_X，Ｍ_Y）１６０楕円１６２長軸１６４短軸１６６内部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョンエクレス英国、イーエッチ３６ピーピー、スコットランド、エジンバラ、スコットランドストリート１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）書類（１２）のディジタルカラーイメ
ージを形成する段階と、ｂ）前記書類（１２）が属する種類及び配向を識別する
ために前記ディジタルカラーイメージを処理する段階
と、及びｃ）前記書類（１２）の信憑性を決定するために識別書
類の種類に従って前記ディジタルカラーイメージを分析
する段階とからなる複数の種類のうちの１つである書類
（１２）を認証する方法。
【請求項２】ａ）認証されている前記書類（１２）の前
記ディジタルカラーイメージを供給する感知手段（２
０、３６）と、ｂ）前記ディジタルカラーイメージを格納する記憶手段
（３８）と、ｃ）前記記憶ディジタルカラーイメージに従って、前記
書類の種類を決定する第１処理手段（４０）と、ｄ）決定された書類の種類及び前記記憶ディジタルカラ
ーイメージに従って前記書類（１２）の信憑性を決定す
る処理手段（４８）とからなる書類を認証する装置。