KR100881230B1 - 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 대의 2차원 CCD 영상 센서를 이용하여 획득한 스테레오 영상으로 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태 등을 검사하고 RGB, CMY, HSI 색 모델에 의한 색 정보와 데이터베이스에 저장된 형태학적 정보를 기반으로 지폐의 진위 여부를 빠른 시간 내에 정량적으로 판단할 수 있는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템에 관한 것이다.
본 발명인 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
위폐 감별 시스템에 있어서,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서에 의하여 각각의 영상을 획득하기 위한 스테레오영상획득수단(100)과;
지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 분석 파라미터를 획득하는 색모델분석수단(200)과;
두 대 이상의 2차원CCD영상센서로부터 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출하여 Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하는 Depth Map 생성수단(300)과;
상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단에 의해 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스(500)에 저장된 진폐의 분석정보와 비교하여 위폐 여부를 감별하는 위폐여부감별수단(400)과;
진폐의 분석 정보를 저장하고 관리하는 진폐분석정보데이터베이스(500)와;
상기 각각의 수단 및 데이터베이스를 제어하기 위한 주제어수단(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 스테레오 이미지를 이용하여 위폐감별을 위한 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태, 색감, 등의 다양한 정보를 획득하고 진폐의 정보와 비교, 분석함으로써 정량적 정보를 기반으로 정밀성과 신뢰성이 확보된 위폐 감별능력을 제공하게 된다.
위조지폐, 감별, CCD, 영상, 스테레오.
Description
본 발명은 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 대의 2차원 CCD 영상 센서를 이용하여 획득한 스테레오 영상으로 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태 등을 검사하고 RGB, CMY, HSI 색 모델에 의한 색 정보와 데이터베이스에 저장된 형태학적 정보를 기반으로 지폐의 진위 여부를 빠른 시간 내에 정량적으로 판단할 수 있는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템에 관한 것이다.
지폐 등의 유가 증권은 장기간의 보존이 가능하고 훼손 및 위조의 위험 요소에 대한 보호의 목적으로 특수재질의 종이로 제작되며 표면에 대한 특수처리과정을 거치기 때문에 모든 지폐들은 고유한 표면 반사특성 및 색 특성, 형태학적 정보를 가지고 위조지폐를 감별하기 위한 종래의 장비들은 위와 같은 특성과 정보를 이용하여 위폐 여부를 판정하지만 종래의 위폐감별 장비들은 위조지폐 제조기술의 고도 화와 지능적 발달에 미치지 못하여 위폐감별능력이 떨어지는 문제를 가지며 특히, 호기심이나 범죄의 목적으로 만들어진 위폐가 시중에 대량으로 유통되는 사례가 증가함에 따라 선의의 피해자 발생과 금융 거래질서의 혼란을 야기시킴에 따라 정량적 정보를 기반으로 빠른 시간 내에 위폐를 감별할 수 있는 능력이 부족한 문제점을 가진다.
일반적으로 종래의 위폐 감별기는 저가형과 고가형으로 나뉘며 저가형은 화학적 반응 또는 자외선 램프를 이용하는 방식을 사용하며 고가형은 자외선 또는 적외선을 이용한 방식, 자기기술을 이용한 방식, 치수, 형상 측정 방식, 전기 기술을 이용한 방식 등이 있다.
저가형은 감식펜으로 지폐에다 선을 그어 화학적 반응을 일으키게 하여 진위를 판별하게 하거나 자외선램프를 이용하여 형광성이 있느냐 없느냐를 육안으로 보고 판별하는 방식으로써 가격이 저렴하다는 장점이 있으나, 컬러복사나 프린트 수준의 저급위폐만 감별이 가능하고 중급정도의 정밀위폐로 가면 감별을 하지 못한다는 단점이 있으며 자외선램프를 이용한 형광성 검사의 경우 무형광성 특성을 지닌 재생용지가 확산됨에 따라 위폐 진위 판별에 어려움이 있다.
고가형은 지폐의 MAGNET 유무와 자외선 유무를 동시에 검지하여 감별하기에 이러한 정밀한 위폐를 감별할 수 있는 성능을 가지지만 정해진 특성의 유무만을 판별하므로 초정밀 위폐에 대한 감별능력이 현저히 저하되는 단점을 가지며 위폐가 발견될 때마다 권종(액면금액) 인식을 위하여 기기를 변경하여야 하기 때문에 시장의 요구에 즉각적으로 대응하기 어려운 한계를 가진다.
특히 위폐 감별 능력이 높은 장치일수록 비용적인 문제로 인하여 보급이 어려우며 감별에 소요되는 시간이 상승하여 금융기관, 등 대량의 지폐를 취급하는 기관에서의 사용상 한계를 가지는 단점이 있다.
또한 인플레이션 등의 이유로 고액권 화폐를 발행하는 나라가 늘고 있으며 유럽연합의 단일화 된 유로화 사용과 중남미 국가와 괌, 동티모르 등 달러의 공용화폐 채택 국가가 증가하는 것도 위폐의 유통을 증가시키는 요인으로 작용하고 있으며, 더욱이 외환거래 자유화에 따라 슈퍼나 약국 등에서도 외화로 거래할 수 있어 국내에서의 위조달러 유통이 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.
상기한 현상은 신권개발에도 영향을 미치고 있으며 한국은행의 보도 자료에 의하면 위조방지기능이 강화된 새 은행권 발행 이후, 위폐 발견 장수는 지속적으로 감소하는 추세이나 결국 현실적인 대응방안은 위폐를 정확히 구별해낼 수 있는 인력, 즉 위폐감별 전문가 양성이 우선시 되어야 한다.
그러나, 위폐감별 전문가의 양성과정은 시간과 비용이 많이 소요되는 고도화된 작업임에 따라 현재 금융기관을 중심으로 제한된 인원을 기반으로 소수만이 양성되고 있는 실정이다.
이에 따라 지폐에 대한 표면 정보, 색 정보 및 형태 정보에 의한 분석 파라미터를 획득하고 분석 파라미터를 기반으로 지폐의 진위 여부를 정량적으로 판단할 수 있는 고 정밀 위폐 감별 시스템의 개발을 요구하고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 스테레오 영상을 이용하여 3차원의 Depth Map을 획득하고 지폐 표면의 거칠기, 인쇄 상태, 등의 표면 상태에 대한 정보와 RGB 및 CMY, HSI 색모델을 이용하여 색감과 색 공간에 대한 정밀 분석을 수행함으로써 색 정보 및 형태 정보에 대한 분석 파라미터를 획득하여 데이터베이스에 저장된 진폐에 대한 분석 파라미터와 비교함으로써 지폐의 진위 여부를 정량적으로 판단할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
위폐 감별 시스템에 있어서,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서에 의하여 각각의 영상을 획득하기 위한 스테레오영상획득수단(100)과;
지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련 된 분석 파라미터를 획득하는 색모델분석수단(200)과;
두 대 이상의 2차원CCD영상센서로부터 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출하여 Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하는 Depth Map 생성수단(300)과;
상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단에 의해 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스(500)에 저장된 진폐의 분석정보와 비교하여 위폐 여부를 감별하는 위폐여부감별수단(400)과;
진폐의 분석 정보를 저장하고 관리하는 진폐분석정보데이터베이스(500)와;
상기 각각의 수단 및 데이터베이스를 제어하기 위한 주제어수단(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명인 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
스테레오 이미지를 이용하여 위폐감별을 위한 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태, 색감, 등의 다양한 정보를 획득하고 진폐의 정보와 비교, 분석함으로써 정량적 정보를 기반으로 정밀성과 신뢰성이 확보된 위폐 감별능력을 제공하게 된다.
또한, 감식 과정에 따른 지폐의 훼손을 막고 권종에 따른 위폐 감별 장치의 변경이 불필요하기 때문에 권종의 구분없이 모든 지폐를 감식할 수 있는 범용성과 다양성을 확보하게 된다.
또한, 진폐여부를 명확하게 판별하고 이를 사용자에게 알려줌에 따라 위폐의 유통으로 인한 금융피해를 최소화시킬 수 있으며, 아울러 위폐의 제작을 사전에 예방하여 금융질서를 바로 잡을 수 있게 된다.
또한, 지폐를 제외한 다양한 유가 증권에 대한 감식 수요의 상승에 따라 대상 시장의 지속적인 성장이 기대되며 특히 신권 발매에 따른 데이터베이스 업그레이드 및 유지보수를 통한 부가적인 수익 창출을 제공할 수 있게 된다.
또한, 경험적 방식에 의한 위폐감정 절차가 정량화된 정보와 기준에 의한 방식으로 전환됨에 따라 과학적 분석과 평가가 가능해지고 데이터베이스를 이용한 전산화 시스템 기반의 위폐관리시스템의 광범위한 운영이 가능한 효과를 제공하게 된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
위폐 감별 시스템에 있어서,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서에 의하여 각각의 영상을 획득하기 위한 스테레오영상획득수단(100)과;
지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검 사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 분석 파라미터를 획득하는 색모델분석수단(200)과;
두 대 이상의 2차원CCD영상센서로부터 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출하여 Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하는 Depth Map 생성수단(300)과;
상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단에 의해 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스(500)에 저장된 진폐의 분석정보와 비교하여 위폐 여부를 감별하는 위폐여부감별수단(400)과;
진폐의 분석 정보를 저장하고 관리하는 진폐분석정보데이터베이스(500)와;
상기 각각의 수단 및 데이터베이스를 제어하기 위한 주제어수단(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 스테레오영상획득수단(100)은,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서(110)와,
상기 2차원CCD영상센서의 구동을 제어하기 위한 영상센서구동부(120)와,
상기 2차원CCD영상센서에서 촬영된 영상 데이터를 획득하기 위한 영상데이터획득부(130)와,
상기 2차원CCD영상센서가 영상을 촬영할 수 있도록 빛을 제공하는 광원과,
상기 광원을 이용하여 한 면에 대한 영상을 획득한 후 반대면에 대한 영상을 획득할 수 있도록 지폐를 회전시키기 위한 회전모터(150)와,
지폐(10)의 앞면 및 뒷면에 구성되어 상기 광원으로부터 발생하는 빛의 반사를 줄여주기 위한 윈도우(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광원은,
백색 광원(141)과 자외선 광원(142)으로 구성되되, 상기 백색 광원은 촬영하는 면의 뒤쪽에 위치시켜 빛이 지폐를 투과하면서 발생하는 가시광선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하며, 상기 자외선 광원은 촬영하는 면의 앞쪽에 위치시켜 촬영하는 면에서 나타나는 형광 물질과 반응에 의한 자외선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 윈도우는,
AR 코팅 처리하며 획득한 영상의 기하학적 변형을 최소화하기 위하여 Fused Silica 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 색모델분석수단(200)은,
RGB 성분의 영상을 획득하여 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하는 RGB색모델분석부(210)와,
획득한 영상에 대하여 CMY 색 모델에 따른 단색 영상에 대한 분포도를 작성하고 분포 형태와 공간적 밀도에 대한 정보를 획득하기 위한 CMY색모델분석부(220)와,
획득한 영상에 대한 HSI 색 모델의 기본 구성요소를 제어하여 3차원의 색 모 델에서의 분포도를 작성하는 HSI색모델분석부(230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 Depth Map 생성수단(300)은,
광원이 백색 광원일 경우에 백색 광원에 의하여 획득한 가시광선 영역의 영상에 대한 Depth Map을 단위 거리로 구분하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 위폐여부감별수단(400)은,
진폐의 분석정보와 비교하고 그 결과의 규칙성에 대한 분류 오차를 최소화하기 위하여 확률 밀도 함수로 표현하는 베이즈분류기를 적용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 전체 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
위폐 감별 시스템에 있어서,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서에 의하여 각각의 영상을 획득하기 위한 스테레오영상획득수단(100)과;
지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 분석 파라미터를 획득하는 색모델분석수단(200)과;
두 대 이상의 2차원CCD영상센서로부터 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출하여 Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하는 Depth Map 생성수단(300)과;
상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단에 의해 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스(500)에 저장된 진폐의 분석정보와 비교하여 위폐 여부를 감별하는 위폐여부감별수단(400)과;
진폐의 분석 정보를 저장하고 관리하는 진폐분석정보데이터베이스(500)와;
상기 각각의 수단 및 데이터베이스를 제어하기 위한 주제어수단(600);을 포함하여 구성된다.
즉, 스테레오영상획득수단(100)을 통해 두 대의 2차원CCD영상센서에 의하여 지폐의 표면에 대한 좌, 우 영상을 획득하여 좌, 우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 차이를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀에 대한 3차원의 좌표를 추출함으로서 표면 정보를 획득하고 색모델분석수단(200)에 의해 지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 정량적 분석 파라미터를 획득하게 된다.
또한, Depth Map 생성수단(300)에 의해 두 대의 2차원CCD영상센서에서 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 대응되는 모든 픽셀에 대한 3차원의 좌표를 추출하게 된다.
즉, 한 쌍의 스테레오 영상(좌측 영상과 우측 영상)으로부터 한쪽(예를 들어, 좌측 영상)의 영상을 중심으로 하여 다른 화면의 동일 픽셀의 대응점을 찾고, 이후 두 영상의 동일한 대응점을 기준으로 두 대응점 간의 차이를 계산하고 각 픽셀당 3차원의 좌표(X,Y,Z)를 추출한다.
여기서 상기 차이값을 실측 거리 단위로 변환시키기 위해서 표준 측정자를 이용하며, 실측 Z축의 좌표로 입체시의 측정치를 변환한다.
여기서 두 영상(좌측 영상 및 우측 영상)에서 발생하는 변위 정도가 3차원적 깊이(Depth)를 나타낸다.
즉, 확률적 방법, MRF에 기초를 둔 방법, 다이나믹 프로그래밍(Dynamic Programming)을 이용한 방법, 홉필드 뉴럴 네트워크(Hopfild Neural Network)를 이용한 방법, 협동정합 알고리즘 또는 역전파 알고리즘등인 정합 알고리즘을 이용하여 좌/우 디지털 데이터중 어느 하나의 16비트 해상도를 가지는 칼라 디지털 데이터를 중심으로 다른 칼라 디지털 데이터의 대응점을 구하고, 16비트(65536) 칼라레벨 좌/우 디지털 데이터의 상대거리인3차원적 깊이(Depth)를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출한다.
이와 같이, Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 나타내는 표면의 상태 및 색체 분석에 대한 정량적인 분석을 위한 제1불규칙도, 제2불규칙도, 지폐 표면의 골의 단면적, 지폐 표면의 산의 경사면의 총거리, 지폐 표면의 표면적, 지폐 표면의 부피, 높은 점 계수, 단면 곡선 길이비, 등의 분석 파라미터를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하게 된다.
여기서, 상기 제1불규칙도는 가로줄을 몇 개의 구역으로 나누어 그 각 구역에서의 지폐 표면의 최고 높이와 최저높이의 차를 구하여 세로 픽셀 1개당 그 각각의 차를 평균하여 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 여러 구역의 차값을 산출한 후 이를 평균하여 제1불규칙도를 획득하게 된다.
아울러 상기 제2불규칙도는 3차원의 형상으로 표현된 지폐 표면의 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터 내에서의 지폐 표면의 최고높이와 최저높이의 차를 구하여 그 각 각의 차를 평균하여 얻을 수 있다.
또한, 상기 지폐 표면의 골의 단면적은 3차원의 형상으로 표현된 지폐 표면을 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터내에서의 골의 단면적을 말한다.
예를 들어, 지폐 표면의 절단면 상의 3차원 공간의 두점 P1(X1, Y1, Z1)과 P2(X2, Y2, Z2)간의 거리는 
(식1)이므로, 이를 기초로 3차원 공간에서 3점이 (0,0,a), (0,1,c),(1,0,b)일때, 각 점간의 거리 s1, s2, s3은 각각 
(식2), 
(식3), 
(식4)이다.
이때, S = (s1+s2+s3)/2이라면 이 세점을 꼭지점으로 하는 삼각형의 면적은
위와 같은 공식을 이용하면, 지폐 표면의 표면적은 3차원의 지폐 표면을 소정의 면적을 갖는 섹터로 나누어 그 각각의 섹터 내에서의 지폐 표면의 면적임을 알 수 있다.
다음으로, 지폐 표면의 부피는 기준면을 중심으로 기준면 위의 모든 체적과 기준면 아래의 모든 체적을 합한 값을 말한다. 즉, 기준면보다 높은 곳은 
(식6)가 되며, 상기 x,y 각각의 점은 주어진 범위 내에서의 일정한 간격(여기서는 '1'임)으로 주어졌을때 Z값 또한 정수값이 된다.
따라서 체적이란 x,y가 각각 '1'인 영역에서 Zc높이로 이루어진 2개의 삼각기둥의 합이 된다.
예를 들어, 3개의 점의 위치가 (0,0,a), (1,0,b) 그리고 (0,1,c)일 때의 체적은 다음과 같이 계산된다.
(0,0,a),(1,0,b), (0,1,c)를 지나는 평면 방정식은,
단, 
(식8)이다.
그러므로 지폐 표면의 부피는,
가 된다.
다음으로, 높은 점 계수는, 도3에 도시된 바와 같이, 중심선에 평행하게 선을 긋고, 그 선보다 위에 나와 있는 산의 개수를 세어서 지폐 표면의 최고높이에 해당하는 산의 개수로 선정한다.
또한, 단면 곡선 길이비는, 단면 곡선상의 길이와 실제 길이와의 비를 나타내며, 이는 표면에 굴곡이 많을수록 이 길이비가 커지므로 주름진 표면을 분석할 때 좋은 파라미터가 된다.
따라서, 상기 획득된 분석 파라미터와 진폐분석정보데이터베이스에 저장된 분석 파라미터를 위폐여부감별수단(400)을 통해 비교하여 위폐 여부를 감별하게 되는 것이다.
바람직하게는 상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단 및 위폐여부감별수단은 고속 디지털 영상 처리 알고리즘을 수행할 수 있도록 부동 소수점 연산이 가능한 고성능 DSP와 FPGA를 채택하고, 상기 주제어수단은 진폐분석정보데이터베이스와 효과적으로 연동하거나, 전체 시스템 제어를 위하여 임베디드 리눅스를 탑재한 32비트 리스크 구조의 ARM9 코어로 하드웨어를 구성하게 된다.
또한, 사용자 편의성 제공 및 위폐 감별 결과 저장, 시스템 로그 등의 다양한 정보를 사용자에게 제공하고 전산 자료화하기 위하여 고속 데이터 전송이 가능한 유무선 이더넷 컨트롤러를 구성하여 호스트 컴퓨터와의 연결할 수도 있다.
상기 Depth Map 생성수단(300)은 두 대의 2차원 CCD 영상 센서로부터 획득한 디지털화된 좌/우 영상 데이터 중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 두 영상의 동일한 대응점을 기준으로 두 대응점간의 차이를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출함으로써 Depth Map을 생성함에 따라 측정 지폐의 표면 상태 및 미세한 거칠기, 인쇄 상태 등에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한 획득한 영상에 대한 2차원 매핑을 통하여 형태 정보와 관련된 분석 파라미터 획득을 위한 단일 영상을 생성하고 특히 측정 지폐를 투과하는 백색 광원에 의하여 획득한 가시광선 영역의 영상은 촬영 면부터 반대 면까지의 투과 영상을 획득하기 때문에 가시광선 영역의 영상에 대한 Depth Map을 단위 거리로 구분함으로써 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득할 수 있게 된다.
상기 위폐여부감별수단은 측정 지폐에 대한 분석 정보와 형태 정보를 포함하고 있는 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단으로부터 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스에 저장된 진폐의 분석 정보와의 비교하고 그 결과에 규칙성에 대한 분류 오차를 최소화하기 위하여 확률 밀도 함수로 표현하는 베이즈 분류기(Bayes Classifier)를 적용하게 된다.
또한, 고속 DSP와 FPGA를 연동하는 연산 구조를 이용한 병렬 프로그래밍 방 식의 디지털 영상 처리 알고리즘을 통해 고도 연산의 효율을 극대화하고 실사용에 적합한 처리 속도와 성능을 가지도록 구현하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 스테레오영상획득수단을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 스테레오영상획득수단(100)은,
적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서(110)와,
상기 2차원CCD영상센서의 구동을 제어하기 위한 영상센서구동부(120)와,
상기 2차원CCD영상센서에서 촬영된 영상 데이터를 획득하기 위한 영상데이터획득부(130)와,
상기 2차원CCD영상센서가 영상을 촬영할 수 있도록 빛을 제공하는 광원과,
상기 광원을 이용하여 한 면에 대한 영상을 획득한 후 반대면에 대한 영상을 획득할 수 있도록 지폐를 회전시키기 위한 회전모터(150)와,
지폐(10)의 앞면 및 뒷면에 구성되어 상기 광원으로부터 발생하는 빛의 반사를 줄여주기 위한 윈도우(160)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 광원은,
백색 광원(141)과 자외선 광원(142)으로 구성되되, 상기 백색 광원은 촬영하는 면의 뒤쪽에 위치시켜 빛이 지폐를 투과하면서 발생하는 가시광선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하며, 상기 자외선 광원은 촬영하는 면의 앞쪽에 위치시켜 촬영하는 면에서 나타나는 형광 물질과 반응에 의한 자외선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윈도우는,
AR 코팅 처리하며 획득한 영상의 기하학적 변형을 최소화하기 위하여 Fused Silica 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 지폐의 양면에 대한 스테레오 영상을 획득하기 위한 구성은 도 2와 같으며 백색 광원과 자외선 광원을 이용하여 한 면에 대하여 가시광선 영역의 영상 및 자외선 영역의 영상을 획득하고 회전모터를 이용하여 지폐를 회전시켜 반대 면에 대하여 같은 영상을 영상데이터획득부에 의해 획득하게 되는 것이다.
가시광선 영상 획득을 위한 백색광원은 촬영 면의 뒤쪽에 위치시켜 빛이 지폐를 투과하면서 발생한 가시광선 영역의 영상을 획득하며, 자외선 영상 획득을 위한 자외선 광원은 촬영 면과 같은 방향에서 조사됨으로서 촬영 면에 나타나는 형광물질과 반응에 의한 자외선 영역 영상을 영상데이터획득부에 의해 획득하게 되는 것이다.
또한, 상기 윈도우는 바람직하게는 빛의 반사를 최소화하기 위하여 AR 코팅을 하고 획득한 영상의 기하학적 변형을 최소화하기 위하여 공기와 굴절률을 최소화하도록 Fused Silica 재질을 사용하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 RGB색모델분석부에 의해 작성된 분포도의 예를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 HSI색모델분석부에 의해 작성된 분포도의 예를 나타낸 예시도이다.
본 발명의 색모델분석수단(200)은 지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 분석 파라미터를 획득하는 기능을 수행하기 위하여 RGB 성분의 영상을 획득하여 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하는 RGB색모델분석부(210)와,
획득한 영상에 대하여 CMY 색 모델에 따른 단색 영상에 대한 분포도를 작성하고 분포 형태와 공간적 밀도에 대한 정보를 획득하기 위한 CMY색모델분석부(220)와,
획득한 영상에 대한 HSI 색 모델의 기본 구성요소를 제어하여 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하는 HSI색모델분석부(230)를 포함하여 구성되게 된다.
상기 RGB색모델분석부는 모든 색상을 선형 조합으로 나타낼 수 있으며 도 3과 같이 정육면체 형태의 모델로 표현하며 8비트 RGB 성분 영상을 획득함으로써 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하게 된다.
그리고, RGB 색모델에서 8비트의 해상도를 가지는 R(적색), G(녹색), B(청색)는 종합적으로 24비트의 RGB 색영상으로 표현되며 자연계의 모든 색을 16,772,216의 색으로 표현할 수 있어 미세한 색의 차이와 색감의 변화를 3차원 상의 RGB 색모델에서 추정하여 비교할 수 있는 장점을 제공한다.
또한, 상기 CMY색모델분석부는 지폐 인쇄 시 사용되는 색 모델로써 청록색(Cyan), 자홍색(Magenta), 노랑색(Yellow)의 세 가지 기준 색을 사용하고 RGB 색 모델과 보색관계를 가지며 인쇄 후 최종적으로 표현되며 칼라 프린터나 복사기 같은 종이 위에 염료를 부착시키는 대부분의 장비들은 CMY 자료 입력을 필요로 하거나 RGB에서 CMY로의 변환을 수행하기 때문에 지폐의 인쇄 과정상에 발생할 수 있는 진폐와 위폐의 색모델 분석에 최적화된 분석 기능을 제공하게 된다.
그리고, 획득한 영상에 대하여 CMY 색 모델에 따른 단색 영상에 대한 분포도를 작성하고 분포 형태와 공간적 밀도에 대한 정보를 획득하게 된다.
상기 HSI색모델분석부는 색상(Hue), 채도(Saturation) 및 명도(Intensity)로써 색을 표현하는 기능을 담당하는데, 도 4와 같은 형태의 모델로 표현되며 RGB 및 CMY 색 모델에 반하여 직관적인 색 기술이 가능하고 기본 구성 요소에 대한 상관 관계를 정밀하게 표현할 수 있는 장점을 가지게 된다.
이에 의해 벡터 공간으로 이루어진 HSI 색 공간 내에서 HSI 색 모델의 기본 구성 요소를 독립적으로 제어함으로써 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성할 수 있게 된다.
특히, 색은 밝기와 색도에 의해 특징지을 수 있으며 색상 정보와 채도 정보를 이용한 색도(Chromaticity)를 구하고 적색, 녹색, 청색의 양에 따른 삼자극치( Tristimulus, X, Y, Z)에 의한 삼색 계수(Trichromatic Coefficients, x, y, z)를 이용하여 가시광선 스펙트럼에서 모든 빛의 파장에 대응되는 색의 정보를 가지는 색도도(CIE, Chromaticity Diagram) 상의 상대적 위치에 따른 정밀한 색정보 분석이 가능해진다. 삼자극치에 의한 임의의 색의 삼색 계수는 다음의 식과 같다.
상기와 같은 구성을 통해 스테레오 이미지를 이용하여 위폐감별을 위한 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태, 색감, 등의 다양한 정보를 획득하고 진폐의 정보와 비교, 분석함으로써 정량적 정보를 기반으로 정밀성과 신뢰성이 확보된 위폐 감별능력을 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명인 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템은,
스테레오 이미지를 이용하여 위폐감별을 위한 지폐의 표면 상태 및 인쇄 상태, 색감, 등의 다양한 정보를 획득하고 진폐의 정보와 비교, 분석함으로써 정량적 정보를 기반으로 정밀성과 신뢰성이 확보된 위폐 감별능력을 제공하게 되어 위폐 감별 분야에 널리 유용하게 활용될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 스테레오영상획득수단을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 RGB색모델분석부에 의해 작성된 분포도의 예를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템의 HSI색모델분석부에 의해 작성된 분포도의 예를 나타낸 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 스테레오영상획득수단
200 : 색모델분석수단
300 : Depth Map 생성수단
400 : 위폐여부감별수단
500 : 진폐분석정보데이터베이스
600 : 주제어수단
Claims (7)
- 위폐 감별 시스템에 있어서,적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서에 의하여 각각의 영상을 획득하기 위한 스테레오영상획득수단(100)과;지폐의 보관 상태와 발행연도에 따른 미세한 색 변화가 발생하는 특성을 검사하기 위해 RGB, CMY, HSI의 색 모델이 가지는 분석적 특성을 이용하여 색 성분 분포도와 색상 평면 분할에 의한 추세선을 획득하고, 측정 지폐의 색 정보와 관련된 분석 파라미터를 획득하는 색모델분석수단(200)과;두 대 이상의 2차원CCD영상센서로부터 획득한 좌/우 영상 데이터를 이용하여 각 픽셀 당 3차원의 좌표를 추출하여 Depth Map을 생성하여 지폐의 표면 상태에 대한 정보를 획득하고, 측정 지폐를 투과하는 광원에 의하여 획득한 영상을 단위 거리로 구분하여 거리에 따른 정밀 영상 분석을 위한 슬라이스 영상을 획득하는 Depth Map 생성수단(300)과;상기 색모델분석수단과 Depth Map 생성수단에 의해 획득한 분석 파라미터를 진폐분석정보데이터베이스(500)에 저장된 진폐의 분석정보와 비교하여 위폐 여부를 감별하는 위폐여부감별수단(400)과;진폐의 분석 정보를 저장하고 관리하는 진폐분석정보데이터베이스(500)와;상기 각각의 수단 및 데이터베이스를 제어하기 위한 주제어수단(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 스테레오영상획득수단(100)은,적어도 두 대 이상의 2차원CCD영상센서(110)와,상기 2차원CCD영상센서의 구동을 제어하기 위한 영상센서구동부(120)와,상기 2차원CCD영상센서에서 촬영된 영상 데이터를 획득하기 위한 영상데이터획득부(130)와,상기 2차원CCD영상센서가 영상을 촬영할 수 있도록 빛을 제공하는 광원과,상기 광원을 이용하여 한 면에 대한 영상을 획득한 후 반대면에 대한 영상을 획득할 수 있도록 지폐를 회전시키기 위한 회전모터(150)와,지폐(10)의 앞면 및 뒷면에 구성되어 상기 광원으로부터 발생하는 빛의 반사를 줄여주기 위한 윈도우(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 2항에 있어서,상기 광원은,백색 광원(141)과 자외선 광원(142)으로 구성되되, 상기 백색 광원은 촬영하 는 면의 뒤쪽에 위치시켜 빛이 지폐를 투과하면서 발생하는 가시광선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하며, 상기 자외선 광원은 촬영하는 면의 앞쪽에 위치시켜 촬영하는 면에서 나타나는 형광 물질과 반응에 의한 자외선 영역의 영상을 획득할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 2항에 있어서,상기 윈도우는,AR 코팅 처리하며 획득한 영상의 기하학적 변형을 최소화하기 위하여 Fused Silica 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 색모델분석수단(200)은,RGB 성분의 영상을 획득하여 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하는 RGB색모델분석부(210)와,획득한 영상에 대하여 CMY 색 모델에 따른 단색 영상에 대한 분포도를 작성하고 분포 형태와 공간적 밀도에 대한 정보를 획득하기 위한 CMY색모델분석부(220) 와,획득한 영상에 대한 HSI 색 모델의 기본 구성요소를 제어하여 3차원의 색 모델에서의 분포도를 작성하는 HSI색모델분석부(230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 Depth Map 생성수단(300)은,광원이 백색 광원일 경우에 백색 광원에 의하여 획득한 가시광선 영역의 영상에 대한 Depth Map을 단위 거리로 구분하는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 위폐여부감별수단(400)은,진폐의 분석정보와 비교하고 그 결과의 규칙성에 대한 분류 오차를 최소화하기 위하여 확률 밀도 함수로 표현하는 베이즈분류기를 적용하는 것을 특징으로 하는 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템.
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| KR1020080083871A KR100881230B1 (ko) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | 스테레오 영상을 이용한 고 정밀 위폐 감별 시스템 |
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