JPH08279062A - 硬貨認識装置 - Google Patents

硬貨認識装置

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JPH08279062A
JPH08279062A JP7081367A JP8136795A JPH08279062A JP H08279062 A JPH08279062 A JP H08279062A JP 7081367 A JP7081367 A JP 7081367A JP 8136795 A JP8136795 A JP 8136795A JP H08279062 A JPH08279062 A JP H08279062A
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Naohiro Watanabe
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 外径や厚さ等が近似している硬貨同士の高精
度の認識を行うことができる硬貨認識装置を提供する。 【構成】 デジタル画像データ及び中心点座標を記憶す
る画像記憶部9と、そのデジタル画像データにおける各
画素を二値化データで表す二値化部10と、この二値化
部10で二値化されたx−y空間における二値化データ
を、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する基準線
と、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する直線の
距離と、基準線と直線とで成す角度とで表されるu−v
空間の二値化データに変換する変換部11と、硬貨1を
判定するためのu−v空間の二値化データで表された基
準データを格納した登録パタン格納部13と、変換部1
1で得られた二値化データを解析し、登録パタン格納部
13の基準データと比較することによって硬貨の判定を
行う判定部12とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硬貨等の種類や真偽を
認識するために使用される硬貨認識装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、硬貨を受け入れて取り扱う装置が
多く用いられており、特に金融機関などにおいては、預
貯金の取り扱いや振込処理等を自動化するために自動取
引装置(ATM)等の自動化機器が広く用いられてい
る。このような自動化機器では、顧客によって硬貨が投
入されると、その硬貨の種類や真偽の認識が行われる。
この処理は、自動化機器内の硬貨鑑別部である硬貨認識
装置によって行われるが、その認識を行うために以下の
ようなものが知られている。
【0003】例えば特公昭63−67714号に記載さ
れているように、硬貨の外径や材質によって認識をおこ
なう装置や、特公平3−63780号に記載されている
ように、硬貨の厚さによって認識を行う装置がある。ま
た、硬貨の外径を検出する装置として、例えば、特公平
2−48951号に記載されているものがあり、さら
に、硬貨の厚さを検出する装置として、特公平4−12
518号に記載されているものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の硬貨認識装置では、硬貨の外径や材質が近
似している場合、例えば外国硬貨の500ウォン硬貨と
500円硬貨とは外径と材質がほぼ近似し、厚さが10
0μm程度異なるだけであるため、この違いを検出する
ために、厚さ検知センサを必要としたり、複雑な判定回
路を必要とし、コスト上昇の原因となっていた。
【0005】また、材質センサは、その検知特性が温度
の影響を受けて変化するため、これを補正する補助回路
を要し、これもコスト上昇の原因となっていた。従っ
て、低コストでかつ硬貨認識を正確に行うことのできる
硬貨認識装置が望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、搬送される硬
貨の面を照射する光源と、前記硬貨の面の反射光をその
硬貨のアナログ画像として読み取る読み取り部と、前記
硬貨のアナログ画像を取り込んでx−y空間で表される
デジタル画像データに変換し、かつ、硬貨の中心点座標
を抽出する画像取り込み部と、そのデジタル画像データ
及び中心点座標を記憶する画像記憶部と、そのデジタル
画像データから判定対象の硬貨の特徴的なパタンを抽出
して1次元配列のデジタル画像データに変換する第1の
変換部と、この第1の変換部が出力する1次元配列のデ
ジタル画像データにおける各画素を二値化データで表す
二値化部と、この二値化部で二値化されたx−y空間に
おける二値化データを、中心点座標から硬貨の画像の円
周と交差する基準線と、中心点座標から硬貨の画像の円
周と交差する直線の距離と、基準線と直線とで成す角度
とで表されるu−v空間の二値化データに変換する第2
の変換部と、前記硬貨を判定するための判定対象の硬貨
に特徴的なパタンであり、かつ、u−v空間の二値化デ
ータで表された基準データを格納した登録パタン格納部
と、前記変換部で得られた二値化データを解析し、前記
登録パタン格納部の基準データと比較することによって
硬貨の判定を行う判定部とを備えた。
【0007】
【作用】光源は硬貨面上の模様を形成する凹凸パタンを
照射し、この照射された部分が照射光に垂直である場合
には、その照射光は硬貨面で正反射光として反射して読
み取り部に入射する。この読み取り部は入射した光をア
ナログ画像として画像取り込み部に出力し、画像取り込
み部ではそのアナログ画像をアナログデジタル変換する
ことにより、デジタル画像データとして画像記憶部に書
き込む。
【0008】そして、そのデジタル画像データは、第1
の変換部で判定対象の硬貨の特徴的なパタンを抽出して
1次元配列のデジタル画像データに変換された後に、二
値化部で二値化された後に、第2の変換部で二値化デー
タをx−y空間からu−v空間に変換して判定部に出力
する。判定部は、この二値化データを解析し、登録パタ
ン格納部に格納された基準データと比較することによ
り、硬貨の判定を行う。
【0009】したがって、第1の変換部が、判定対象の
硬貨の特徴的なパタンを抽出して1次元配列のデジタル
画像データに変換することにより、硬貨の認識のために
使用するデータ量を少なくすることができる。第2の変
換部が、x−y空間からu−v空間に二値化データを変
換することにより、x−y空間で回転処理を施して硬貨
の搬送時の角度を考慮して基準データとの比較を行う場
合の処理が、u−v空間においては平行移動による処理
で行うことができるようになるため、処理速度を速くす
ることができる。
【0010】このため、硬貨の判定認識を従来の場合に
比べて正確かつ迅速に行うことができるようになり、外
径や厚さ等が近似している硬貨の認識も、高精度の認識
を行うことができるようになる。
【0011】
【実施例】以下に、図を参照して、本発明の実施例を説
明する。 第1実施例 図1は、第1実施例の構成説明図である。図1の(a)
は、搬送中の硬貨1を上から見た状態を示しており、
(b)はその硬貨1を側面から見た状態を表している。
【0012】図において、2は搬送路であり、スリット
状の窓3を設けてある。硬貨1は搬送路2上を、例えば
図の矢印Aの方向に搬送されることになる。4は光源で
あり、例えば蛍光灯やラインフィラメントランプ等のラ
イン光源から成る。この光源4からの光は、スリット5
を介して用いられる。6はハーフミラーを示しており、
スリット5からの光の照射方向を硬貨1の面に対して垂
直にするように設置してある。
【0013】7は読み取り部であり、例えばCCD等の
ラインイメージセンサによって構成され、前記ハーフミ
ラー6を通して硬貨面からの正反射光を受けるように、
硬貨面の垂直軸上に設置されている。なお、正反射光と
は、硬貨1の表面に対する垂直方向軸で、左右対称に光
源4と読み取り部7を設置した場合の読み取りセンサに
受光される反射光である。
【0014】上記の各構成要素は、光源4からの光がス
リット5を通って照射され、ハーフミラー6によってそ
の照射方向が硬貨面の垂直軸方向となり、かつ、この垂
直軸上に読み取り部7が位置していて、硬貨面からの正
反射光を受光するように配置されている。また、窓3や
読み取り部7等の上記構成要素は、認識対象とする硬貨
のうちの最大の直径をもつ硬貨の直径以上の長さに設定
されていて、認識対象硬貨種の全てについて走査可能と
してある。
【0015】8は画像取り込み部であり、読み取り部7
によって読み取られたアナログ画像データである硬貨1
の反射光強度のデータを取り込み、A/D変換してデジ
タル画像データを作成し、これを例えばフレームメモリ
等から成る画像記憶部9に書き込んで記憶させる。ま
た、画像取り込み部8は、硬貨1の外径とその中心点を
抽出することもできる。
【0016】10は二値化部であり、上記デジタル画像
データから、二値化を行うための閾値を設定し、かつ、
この閾値と画像データとの比較によって、二値化した画
像データを出力するものである。11は変換部であり、
前記二値化部10から出力された画像データから特徴デ
ータを抽出し、その特徴データの画像空間を回転や縮小
に有利な他の画像空間に対応させて、当該特徴データを
当該他の画像空間の座標データに変換して出力するもの
である。
【0017】12は判定部を示しており、前記変換部1
1での座標データと、登録パタン格納部13に格納され
ている基準データである登録パタンとを比較し、硬貨1
の金種および真偽を判定する機能を有している。前記登
録パタン格納部13は、例えばROMやRAMあるいは
磁気ディスク装置等から成る記憶手段により構成されて
いる。また、その基準データである登録パタンは、例え
ば、国内の硬貨500円、100円、50円、10円、
5円、1円を受け入れ対象としている場合には、それぞ
れの硬貨について予め後述の空間変換等を施したデータ
として登録パタン格納部13に記憶しておく。尚、硬貨
の種類は上述の場合に限定されず、発行される硬貨に対
応することができる。
【0018】次に、上記構成の硬貨認識装置の動作につ
いて説明する。硬貨1が硬貨認識装置内に投入される
と、光源4が点灯し、スリット5を通過した光がハーフ
ミラー6で反射して硬貨1の下側面を照射する。硬貨面
より正反射した光は、ハーフミラー6を透過して、読み
取り部7に入射する。ここで、硬貨1の面の模様を成す
面上の凹凸パタンは、下記のようにして鮮明に抽出され
ることになる。
【0019】図2は凹凸パタン抽出の説明図であり、硬
貨面の模様を形成する面上の凹凸部分を示している。図
1の(b)では硬貨下面を、ハーフミラー6によって反
射した光が、下から上方向に照射するように示してある
が、図2では分かりやすく図示するために、この上下関
係を逆転させて表現してある。すなわち、図2において
は、ハーフミラー6からの照射光14が硬貨1の面に反
射し、硬貨1からの反射光15として反射することにな
る。
【0020】まず、図2の(a)では、照射光14は硬
貨1の平坦な部分を照射するため、反射光15aは照射
光14の方向の逆方向へ向かう。このことにより、反射
光15aは正反射光として、図1に示したようにハーフ
ミラー6を透過して読み取り部7に入射する。一方、図
2の(b)に示す場合には、照射光14が硬貨面上の凸
部の図2における左上がり部分を照射するため、反射光
15bは正反射光の方向とは異なる方向へ向かう。この
ため、反射光15bはハーフミラー6には向かわず、し
たがって読み取り部7には入射しない。
【0021】また、図2の(c)では、照射光14は硬
貨面上の凸部上の平坦な部分を照射するために、反射光
15cは図2(a)の場合と同様に、正反射光としてハ
ーフミラー6を透過して読み取り部7に入射する。さら
に、図2(d)に示す場合では、照射光14は硬貨面上
の図2における左下がり部分を照射するため、反射光1
5dは正反射光の方向とは別の方向へ向かう、このた
め、反射光15dは図2(b)の場合と同様に読み取り
部7には入射しない。
【0022】このようにして、硬貨1の面上の模様は、
この硬貨面の状態が平坦になっている部分では、その正
反射光によって明るくなり、一方、斜めに傾斜している
部分では、陰となり暗くなって現れてくるため、硬貨1
の面上の凹凸パタンを読み取ることができる。図3は画
像データの説明図であり、画像取り込み部によって得ら
れたデジタル画像データを概念的に示している。
【0023】図において、16はデジタル画像データで
ある。該画像データ16の中の白抜きで示された部分が
硬貨の画像17であり、該硬貨の画像17部分に、硬貨
面の模様を形成する上述の凹凸パタンが存在する。この
画像データ16から、硬貨1の外径および中心点位置を
抽出する。図にはx軸およびy軸が示されており、この
x軸に対応して硬貨1の端点座標xs およびxe が求め
られ、y軸に対応して硬貨1の端点座標ys およびye
が求められる。また、前記端点座標から中心点座標(x
c ,yc )が算出される。これらの外径データおよび中
心点データは画像取り込み部8を介して判定部12へ出
力される。
【0024】以下に、図を参照して、中心点座標
(xc ,yc )の算出について説明する。図4はx方向
の中心点配列の抽出を説明する説明図、図5はy方向の
中心点配列の抽出を説明する説明図である。符号は、図
3と同様である。x方向については、図4に示すよう
に、水平方向にラインを引き、硬貨1の画像17の左右
端点xs (1) 及びxe (1) を検出する。2本目のライン
についても、同様にxs (2) 及びxe (2) を求め、n本
のラインすべての左右端点配列xs(n) 及びxe (n) を
求める。このようにして左右端点配列を抽出した後、そ
れぞれの左右端点配列から中心点配列xc (n) を抽出す
る。すなわち、1本目のラインについては、xc (1) =
(xs (1) +xe (1) /2)で求め、同様にn本のライ
ンすべてについて中心点配列xc (n) を抽出する。
【0025】x方向における硬貨1の画像17の中心点
c (n) から求める。すなわち、x c (n) =(Σx
c (n) )/nで求めるものである。y方向については、
図5に示すように、垂直方向にラインを引き、硬貨1の
画像17の上下端点ys (1) 及びye (1) を検出する。
2本目のラインについても同様にys (2) 及びye (2)
を求め、n本のラインすべての上下端点配列ys (n) 及
びye (n) を求める。このようにして上下端点配列を抽
出した後、それぞれの上下端点配列から中心点配列yc
(n) から求める。
【0026】このようにして求めた硬貨1の画像17の
中心点座標(xc ,yc )を変換部12へ出力し、画像
記憶部9に書き込まれた画像を二値化部10へ出力す
る。二値化部10は、まず、画像取り込み部8によって
得られた画像データを、例えば画像記憶部9から読み出
すこと等によって取り出し、その濃淡値を表す濃度の発
生頻度分布を抽出する。
【0027】硬貨1の画像を二値化するためには、硬貨
1毎の汚れや錆その他による出力の変動や、読み取り部
7の経時変化等の変動にとらわれないように、適切な閾
値を決定するとよい。例えば、濃度分布の平均値を算出
し、これに基づいて最適閾値を決定すること等による。
図6は閾値決定の説明図である。図の横軸には対象画像
の濃度をとり、縦軸にはこの濃度の発生頻度をとってい
る。図では濃度の平均値を閾値18として定めた場合を
示しているが、この他にも、例えば濃度発生頻度の分布
形状が2つのピークを持つ場合に、そのピークの谷とな
る部分を閾値として決定する方法等がある。これらの中
から、対象となる硬貨の性質に最も適した方法を選ん
で、閾値を決定するとよい。この閾値に基づいて二値化
された二値化データは、変換部11へ出力される。
【0028】次に、変換部11の動作を説明する。図7
は、変換部のブロック図である。19は境界線成分抽出
部であり、二値化された画像17の白/黒境界線を抽出
するものである。この境界線成分抽出部19は、テンプ
レートを使用してその抽出を行う。図8は、境界線成分
抽出のためのテンプレートの説明図である。ここでは一
例として、3×3で構成するテンプレート21を挙げて
ある。このテンプレート21には白画素22と黒画素2
3があり、白/黒の境界がテンプレートの中心を通るよ
うに構成されている。認識対象となるデータが、図中の
いずれかのテンプレートに一致していれば、そこが白/
黒境界線であると判断し、これに対応させて黒画素を出
力することにより、境界線成分画像を得る。
【0029】20は空間変換部であり、前記境界線成分
抽出部19より出力された二値画像x−y空間をu−v
空間に変換し、かつ、回転、圧縮を行うものである。以
下、図9及び図10を参照して、空間の変換の一例を説
明する。図9は、変換前のx−y空間における硬貨の画
像の説明図である。図において、21は上記中心点座標
(xc ,yc )からの半径が硬貨1の画像17の円の半
径よりも一回り大きい画像であり、Pは画像17中に存
在する硬貨1の黒画素であり、x−y空間では座標P
(x,y)と記述される。
【0030】図10は、変換後のu−v空間における硬
貨の画像の説明図である。図において、24はx−y空
間での画像17の領域に対応した領域であり、Qは、前
記座標Pに対応する点でありQ(u,v)と記述され
る。x−y空間において、硬貨1の画像17中の座標P
(x,y)に黒画素が存在したとき、中心点座標
(xc ,yc )からP(x,y)までの距離をrとし、
x軸とのなす角、すなわち、中心点から右の水平方向の
地点から反時計方向の角度をθとし、一回り大きい画像
21の半径をRとして、例えば、次式のようにしてx−
y空間をu−v空間に変換する。
【0031】u=K・(θ/2π) …式(1) v=K・logR (r)…式(2) ここで、logR は、画像21の半径Rを基数とする対
数である。その半径Rは、認識対象とする硬貨の内で最
大の径を持つものに対して一回り大きい径として固定
し、その固定した値を全ての硬貨の認識時に上記式
(2)に使用してx−y空間からu−v空間への変換を
行うようにした。例えば、国内流通硬貨500円、10
0円、10円、50円、5円、1円の各硬貨を認識対象
とした場合に、半径Rは、上記各硬貨の内で最大の径の
500円硬貨の径よりも一回り大きい値に固定する。こ
のように半径Rを設定すると、最大の径の硬貨(例え
ば、500円)を含めて全ての認識対象の硬貨(例え
ば、500円、100円、10円、50円、5円、1
円)の画像の境界を認識することができるようになる。
【0032】また、Kの値は、1未満の値とする。これ
により、上式により算出されるu及びvの値を小さくし
て解像度を下げ、x−y空間の画像17より画像データ
量を減らすことができるようになり、硬貨認識処理の簡
略化を図ることができるようになる。なお、Kの値は、
画像114の半径Rの約1/2から約1/4ほどの大き
さが好ましい。半径Rの約1/2から約1/4ほどの大
きさとすると、硬貨認識処理に必要な画像データ量とし
ての観点と、その処理の簡略化の観点との調和点として
適切なものとなり、硬貨認識処理に必要な画像データ量
の最小値となるからである。また、その調和点の設定
は、すなわち、Kの値は、最小値をどの程度のものとし
て画像データ量をどの程度減らせるかは対象とする硬貨
の性質によって異なるため、最終的には経験によって適
宜設定されるものである。このようにKの値を適宜設定
することにより、硬貨認識が、対象とする硬貨に応じて
正確かつ迅速に行うことができるようになる。
【0033】上記変換によると、x−y空間の画像デー
タ量よりも少ない画像データ量のu−v空間に変換して
対象を認識するようにしたので、画像データ量の少ない
分だけ処理の簡略化を図ることができるようになる。上
記2式により、硬貨1の画像17の座標P(x,y)に
存在する黒画素は、u−v空間の座標Q(u,v)の画
像23へ変換された2値画像として、判定部12に出力
される。以下に、判定部12の処理を説明する。
【0034】この判定部12は、変換部11が出力した
u−v空間の二値画像を登録パタン格納部13にあらか
じめ記憶した幾つかの基準の基準画像とのマッチングを
行い、比較して、対象の硬貨1の真偽を判別し、その硬
貨1が受け入れ対象である硬貨であるかどうかを調べ
る。すなわち、図10のu−v空間24で水平方向へ式
(3)に基づいて平行移動をして硬貨1表面の凹凸パタ
ンの真偽を判別しながら比較するものである。また、そ
の判別時に、硬貨1が回転して搬送されて投入角度の補
正が必要な場合には、u−v空間の画像23のように少
ないデータ量で、複雑な回転処理を要しない簡単な平行
移動処理により硬貨1の投入状況に応じて投入角度を補
正して登録パタンと比較するようにした。
【0035】例えば、硬貨として、国内の500円、1
00円、50円、10円、5円、1円を受け入れ対象と
している場合には、これらの金種のうちのどれに当たる
かを判別し、どの金種の登録パタンにも該当しない場合
にはこれを除外するものである。なお、上記投入角度の
補正が、回転する角度だけ平行移動する処理により行う
ことができるのは、上述のようにx−y空間からu−v
空間に変換したことにより、x−y空間の画像17の中
心点座標(xc ,yc )をもとにした回転がu−v空間
24では横軸方向へ平行移動させることに等しいからで
ある。すなわち、回転角度をθ’とすると、図10に示
すu−v空間における画像23の平行移動量kは、次式
により与えられるからである。
【0036】k=K・(θ’/2π)…式(3) 従って、回転処理が、u−v空間で平行移動するのみで
よくなるので、処理の高速化を図ることができるように
なる。上記実施例1によると、二値化した画像のx−y
空間からu−v空間に変換することにより、画像サイズ
が小さくなり、処理量を減らすことができ、処理時間の
短縮化を図ることができ、回転処理では、u−v空間の
なかで平行移動するのみで良く、処理時間の短縮化を図
ることができるようになる。また、登録パタン格納部に
格納するデータも少量で済むようになる。
【0037】したがって、外径や厚さ等が近似している
硬貨であっても、u−v空間の画像23のように少ない
データ量で、かつ、簡単な水平移動のみで、硬貨面の凹
凸パタンからのデータを比較することにより、高精度の
判別を行うことができる。例えば、国内の硬貨を受け入
れ対象としているところに、外径や厚さ等が類似した外
国の硬貨が投入された場合であっても、正確な判定を行
ってこれを排除することができるようになる。
【0038】また、硬貨1の認識を必要とする硬貨面の
全領域の画像を読み取って、その画像から一定の統計量
を抽出して、二値化閾値を決定するようにしたので、認
識対象の判別データは硬貨表面における局所的な汚れや
錆に影響されないものとなり、常に安定した認識ができ
るようになる。さらに、二値化した画像から、硬貨の投
入状況に応じた登録パタンとの角度のずれの補正を平行
移動による処理にしたので、硬貨の回転角度に関わらず
に抽出可能としたことにより、硬貨1の投入角度や搬送
状況に関わらず常に安定した高精度の認識が可能とな
り、回転移動に比べてその補正処理の簡略化、処理時間
の短縮化を図ることができるようになる。
【0039】なお、本発明は上記構成の装置に限定され
るものではなく、硬貨面を走査して解析することができ
る装置であればどのような構成としてもよい。図11は
その他の構成例の説明図であり、この例では、図1のス
リット5の代わりに光学レンズ24を用いている。この
光学レンズ24は、例えば非球面レンズやセルフォッグ
レンズ等から成り、その焦点位置は硬貨面と読み取り部
7の受光面である。したがって、この光学レンズ24で
光が収束されることにより、光源4からの光はハーフミ
ラー6で反射して硬貨1の面を照射した後、読み取り部
7に入射され、上記説明と同様に解析・判別が行われる
ことになる。
【0040】第2実施例 図12は、第2実施例の構成説明図である。図12の
(a)は、搬送中の硬貨1を上から見た状態を示してお
り、(b)はその硬貨1を側面から見た状態を表してい
る。図において、2は搬送路であり、スリット状の窓3
を設けてある。硬貨1は搬送路2上を、例えば図の矢印
Aの方向に搬送されることになる。
【0041】4は光源であり、例えば蛍光灯やラインフ
ィラメントランプ等のライン光源から成る。この光源4
からの光は、スリット5を介して用いられる。6はハー
フミラーを示しており、スリット5からの光の照射方向
を硬貨1の面に対して垂直にするように設置してある。
7は読み取り部であり、例えばCCD等のラインイメー
ジセンサによって構成され、前記ハーフミラー6を通し
て硬貨面からの正反射光を受けるように、硬貨面の垂直
軸上に設置されている。例えば、256階調のグレース
ケールの画像を出力することができる。なお、正反射光
とは、硬貨1の表面に対する垂直方向軸で、左右対称に
光源4と読み取り部7を設置した場合の読み取りセンサ
に受光される反射光である。
【0042】上記の各構成要素は、光源4からの光がス
リット5を通って照射され、ハーフミラー6によってそ
の照射方向が硬貨面の垂直軸方向となり、かつ、この垂
直軸上に読み取り部7が位置していて、硬貨面からの正
反射光を受光するように配置されている。また、窓3や
読み取り部7等の上記構成要素は、認識対象とする硬貨
のうちの最大の直径をもつ硬貨の直径以上の長さに設定
されていて、認識対象硬貨種の全てについて走査可能と
してある。
【0043】8は画像取り込み部であり、読み取り部7
によって読み取られたアナログ画像データである硬貨1
の反射光強度のデータを取り込み、A/D変換してデジ
タル画像データを作成し、これを例えばフレームメモリ
等から成る画像記憶部9に書き込んで記憶させる。ま
た、画像取り込み部8は、硬貨1の外径とその中心点を
抽出することもできる。なお、この画像取り込み部8の
中心点座標等の算出動作は、上記実施例1で図3から図
5に基づいて説明した場合と同様であるので、その説明
を省略する。
【0044】25は変換部であり、前記読み取り部8か
ら出力され画像記憶部9に記憶された硬貨表面の画像デ
ータから同心円状に分布するリングパタンを抽出し、1
次元配列の画像データを出力するものである。26は二
値化部であり、上記画像データから、二値化を行うため
の閾値を設定し、かつ、この閾値と画像データとの比較
によって、二値化した画像データを出力するものであ
る。なお、この二値化部26の閾値決定の動作や濃度の
発生頻度分布の抽出は、上記実施例1で図6を参照して
説明した場合と同様であるので、その説明を省略する。
【0045】27は判定部を示しており、前記二値化部
26によって出力された二値の画像データから硬貨表面
のリングパタンの大きさや数等を検出し、登録パタン格
納部28に格納されている登録パタンと比較することに
より、硬貨1の金種および真偽を判定する機能を有して
いる。前記登録パタン格納部28は、例えばROMやR
AMあるいは磁気ディスク装置等から成る記憶手段によ
り構成されている。また、その基準データである登録パ
タンは、例えば、国内の硬貨500円の場合には、その
硬貨表面の円周付近に同心円状に配列されたリングパタ
ンを適正な500円硬貨から予め抽出して登録しておく
ものである。尚、硬貨の種類は上述の場合に限定され
ず、発行される硬貨にこのようなリングパタンがある場
合には対応することができる。
【0046】次に、上記構成の硬貨認識装置の動作につ
いて説明する。硬貨1が硬貨認識装置内に投入される
と、光源4が点灯し、スリット5を通過した光がハーフ
ミラー6で反射して硬貨1の下側面を照射する。硬貨面
より正反射した光は、ハーフミラー6を透過して、読み
取り部7に入射する。ここで、硬貨1の面の模様を成す
面上の凹凸パタンは、上記実施例1で図2等を参照して
説明したように鮮明に抽出され、上記実施例1の場合と
同様に、中心点座標等を算出し、抽出された硬貨1の画
像データは、画像記憶部9に記憶される。
【0047】前記変換部25は、上記実施例1で説明し
た前記境界線成分抽出部19の動作により、前記画像記
憶部9に記憶された硬貨1表面の画像データから同心円
状に分布するリングパタンを抽出する。以下に、図を参
照して、説明する。図13は、変換部の動作を説明する
説明図である。図中、29はリングパタンであり、硬貨
1表面の画像30のなかで額部近傍に同心円状に分布し
ているものである。
【0048】31は中心点で、画像取り込み部8で抽出
した硬貨1の画像30の中心点座標(xc ,yc )であ
る。この中心点31を中心にしてリングパタン29が半
径rの同心円32上に分布している。すなわち、中心点
31からの距離rは、リングパタン29の中心を通過す
るように設定し、その同心円32上の点は、図中におい
てx軸の正方向の軸をから反時計回りに角度θ回転させ
た位置33にある場合には、次の式で求められる。
【0049】x=xc +r・cosθ…式(4) y=yc −r・sinθ…式(5) 以上のリングパタン29の性質を踏まえて、式(4)、
(5)に角度θを0度から360度まで約0.5〜約1
度毎に変化させながら代入して、画像30中に存在する
半径rの同心円32上に分布するリングパタン29の画
像データを抽出する。なお、500円硬貨のリングパタ
ンを抽出する場合、リングパタンが101個あるため、
検出角度θの数は101の整数倍、4倍が好ましい。整
数倍に設定することでリングパタンの周期的なデータが
得られるものである。
【0050】図14は、変換部25によって求められた
リングパタン29の画像データの1次元配列である。横
軸34は回転角度θで、縦軸35は画像レベルである。
なお、18は最適閾値であり、上記実施例1と同様にし
て求められるものである。図において、回転角度θを0
度から360度まで変化させる場合には、その変化に対
応して画像レベルが波形36として表れる。この波形3
6を前記変換部25が抽出して二値化部26に出力す
る。
【0051】前記二値化部26は、上記波形36の1次
元の画像データを読み出し、その濃淡値を表す濃度発生
頻度分布を抽出する。そして、硬貨の画像5を二値化す
るためには、硬貨毎の汚れ、錆等による出力の変動や、
読み取りセンサの経時変化等の変動にとらわれないよ
う、適切な閾値を決定することが望ましい。従って、こ
の第2実施例では、閾値決定のため、濃度分布の平均値
を算出し、これを最適閾値に決定する。この最適閾値の
決定は、上記実施例1で図6を参照して説明した場合と
同様であるので、その説明を省略し、図14に示す最適
閾値18で濃度発生頻度分布を抽出する。その最適閾値
を考慮した濃度発生頻度分布は、図15に示すように、
二値画像37が横軸の角度θ方向に周期的に発生するパ
ルス波として表れる。このパルス波を二値化部26は、
前記判定部27に出力する。
【0052】前記判定部27は、二値化具26から出力
されるパルス波と、登録パタン格納部28に格納された
登録パタンとのリングパタンの個数や個々の黒画像の幅
等を比較して対象の硬貨の真偽を判別する。すなわち、
500円硬貨の場合、リングパタンの個数が101個で
あり、それ以外の個数が検出されたら除外するものであ
る。
【0053】以上説明した第2実施例では、500円硬
貨の外周部に分布するリングパタンを抽出して判別を行
うようにして説明したが、500円硬貨に限らない。こ
の他の硬貨でも同心円状に分布する画像データがあれば
その特徴が抽出できるように半径r及び検出角度θの個
数を決定し、同様にして1次元の画像データを抽出する
ことができる。
【0054】また、リングパタンに限らず、個々の硬貨
の特徴的な模様を検出して、その模様を基に判断するよ
うにしてもよい。上記第2実施例によると、硬貨の認識
を必要とする硬貨の表面全領域の画像を読み取って、そ
の画像から硬貨の中心点を基にして一定の半径がなす同
心円状に分布する画像を抽出するようにしたので、硬貨
の位置、回転に左右されない判別データが抽出できるよ
うになる。
【0055】したがって、外径や厚さ等が近似している
硬貨であっても、高精度の判別を行うことができる。例
えば、国内の硬貨を受け入れ対象としているところに、
外径や厚さ等が類似した外国の硬貨が投入された場合で
あっても、正確な判定を行ってこれを排除することがで
きるようになる。また、硬貨1の認識を必要とする硬貨
面の特徴部分の画像を読み取って、その画像から一定の
統計量を抽出して、二値化閾値を決定するようにしたの
で、認識対象の判別データは硬貨表面における局所的な
汚れや錆に影響されないものとなり、常に安定した認識
ができるようになる。
【0056】なお、本発明は上記構成の装置に限定され
るものではなく、硬貨面を走査して解析することができ
る装置であればどのような構成としてもよい。また、上
記実施例1と同様に、スリット5の代わりに光学レンズ
24を用いるようにしてもよい。また、上記第1実施例
で説明した変換部を第2実施例に設け、すなわち、二値
化部26と判定部27との間に変換部25とは別に変換
部を設け、リングパタンの画像の二値化データをx−y
空間からu−v空間に変換して、その変換した二値化デ
ータで登録パタン格納部に予め登録しておいたリングパ
タンのデータとを比較することにより判別するようにし
てもよい。このようにすると、リングパタンの比較に要
する時間が速くなり、登録パタン格納部に格納しておく
データも少なくて済むようになる。
【0057】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、対象となる
硬貨面の凹凸パタンを基準データと比較することにより
硬貨の判定を行うこととしたため、外径や厚さ等が近似
している硬貨であっても、高精度の認識を行うことが可
能となる効果を有する。また、材質センサや厚さ検知セ
ンサ、その他複雑な回路等を用いずとも正確な判定を行
うことができるので、低コストで高精度の装置を提供す
ることが可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の構成説明図
【図2】凹凸パタン抽出の説明図
【図3】画像データの説明図
【図4】x方向の中心点配列の抽出を説明する説明図
【図5】y方向の中心点配列の抽出を説明する説明図
【図6】閾値決定の説明図
【図7】変換部のブロック図
【図8】境界線成分抽出のためのテンプレートの説明図
【図9】変換前のx−y空間における硬貨の画像の説明
【図10】変換後のu−v空間における硬貨の画像の説
明図
【図11】その他の構成例の説明図
【図12】第2実施例の構成説明図
【図13】変換部の動作を説明する説明図
【図14】リングパタンの濃度発生頻度分布の説明図
【図15】リングパタンのパルス波の説明図
【符号の説明】
1 硬貨 4 光源 7 読み取り部 8 画像取り込み部 9 画像記憶部 10 二値化部 11 変換部 12 判定部 13 登録パタン格納部 25 変換部 26 二値化部 27 判定部 28 登録パタン格納部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送される硬貨の面を照射する光源と、 前記硬貨の面の反射光をその硬貨のアナログ画像として
    読み取る読み取り部と、 前記硬貨のアナログ画像を取り込んでx−y空間で表さ
    れるデジタル画像データに変換し、かつ、硬貨の中心点
    座標を抽出する画像取り込み部と、 そのデジタル画像データ及び中心点座標を記憶する画像
    記憶部と、 そのデジタル画像データにおける各画素を二値化データ
    で表す二値化部と、 この二値化部で二値化されたx−y空間における二値化
    データを、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する
    基準線と、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する
    直線の距離と、基準線と直線とで成す角度とで表される
    u−v空間の二値化データに変換する変換部と、 前記硬貨を判定するためのu−v空間の二値化データで
    表された基準データを格納した登録パタン格納部と、 前記変換部で得られた二値化データを解析し、前記登録
    パタン格納部の基準データと比較することによって硬貨
    の判定を行う判定部とを備えたことを特徴とする硬貨認
    識装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、変換部は、 u=K・(θ/2π) …式(1) v=K・logR (r)…式(2) の2式で算出されるu−v空間に変換することを特徴と
    する硬貨認識装置。
  3. 【請求項3】 搬送される硬貨の面を照射する光源と、 前記硬貨の面の反射光をその硬貨のアナログ画像として
    読み取る読み取り部と、 前記硬貨のアナログ画像を取り込んでデジタル画像デー
    タに変換し、かつ、硬貨の中心点座標を抽出する画像取
    り込み部と、 そのデジタル画像データ及び中心点座標を記憶する画像
    記憶部と、 そのデジタル画像データから判定対象の硬貨の特徴的な
    パタンを抽出して1次元配列のデジタル画像データに変
    換する変換部と、 この変換部が出力する1次元配列のデジタル画像データ
    における各画素を二値化データで表す二値化部と、 前記硬貨を判定するための判定対象の硬貨に特徴的なパ
    タンである基準データを格納した登録パタン格納部と、 前記変換部で得られた二値化データを解析し、前記登録
    パタン格納部の基準データと比較することによって硬貨
    の判定を行う判定部とを備えたことを特徴とする硬貨認
    識装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、変換部が変換する特
    徴的なパタンは同心円状に分布するリングパタンであ
    り、登録パタン格納部に格納する基準データは判定対象
    のリングパタンであり、判定部はリングパタンの個数や
    幅を比較することにより硬貨の真偽を判別することを特
    徴とする硬貨認識装置。
  5. 【請求項5】 搬送される硬貨の面を照射する光源と、 前記硬貨の面の反射光をその硬貨のアナログ画像として
    読み取る読み取り部と、 前記硬貨のアナログ画像を取り込んでx−y空間で表さ
    れるデジタル画像データに変換し、かつ、硬貨の中心点
    座標を抽出する画像取り込み部と、 そのデジタル画像データ及び中心点座標を記憶する画像
    記憶部と、 そのデジタル画像データから判定対象の硬貨の特徴的な
    パタンを抽出して1次元配列のデジタル画像データに変
    換する第1の変換部と、 この第1の変換部が出力する1次元配列のデジタル画像
    データにおける各画素を二値化データで表す二値化部
    と、 この二値化部で二値化されたx−y空間における二値化
    データを、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する
    基準線と、中心点座標から硬貨の画像の円周と交差する
    直線の距離と、基準線と直線とで成す角度とで表される
    u−v空間の二値化データに変換する第2の変換部と、 前記硬貨を判定するための判定対象の硬貨に特徴的なパ
    タンであり、かつ、u−v空間の二値化データで表され
    た基準データを格納した登録パタン格納部と、 前記変換部で得られた二値化データを解析し、前記登録
    パタン格納部の基準データと比較することによって硬貨
    の判定を行う判定部とを備えたことを特徴とする硬貨認
    識装置。
  6. 【請求項6】 請求項1、請求項3または請求項5にお
    いて、読み取り部が読み取る硬貨の読み取り領域は、認
    識対象とする硬貨のうちの最大の直径を持つ硬貨の直径
    以上の領域としたことを特徴とする硬貨認識装置。
  7. 【請求項7】 請求項1、請求項3または請求項5にお
    いて、予め登録パタン格納部に、硬貨の複数の回転角度
    に応じた基準データを登録しておくことを特徴とする硬
    貨認識装置。
  8. 【請求項8】 請求項1、請求項3または請求項5にお
    いて、画像取り込み部が、硬貨の外径データを抽出し、 判別部が、該外径データに基づいてその硬貨の種類を判
    別し、登録パタン格納部の基準データのうちその硬貨の
    種類に対応した基準データのみを比較の対象として硬貨
    の真偽を判別することを特徴とする硬貨認識装置。
  9. 【請求項9】 請求項1、請求項3または請求項5にお
    いて、二値化部が、硬貨の面の反射光強度に対応させて
    閾値を決定し、該閾値に基づいて二値化を行うことを特
    徴とする硬貨認識装置。
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