KR101232684B1 - Method for detecting counterfeits of banknotes using Bayesian approach - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베이시안(Bayesian) 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 센서를 통해 지폐 전체를 스캔하여 센서데이터를 획득하고, 적외선 패턴이 존재하는 템플릿의 영역을 특정하는 단계, 특정된 템플릿 영역을 미리 정해진 일정 갯수의 단위셀로 분할하는 단계, 상기 분할된 단위셀별로, 얻어진 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하는 단계, 상기 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출하는 단계, 선형특징추출법을 이용하여 상기 추출된 지폐의 특징벡터의 차원을 감소시켜 대표 특징벡터를 추출하는 단계, 상기 추출된 대표 특징벡터에 GML(Gaussian Maximum Likelihood)분류법을 적용하여 해당 지폐에 대한 진위 판별을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법을 제공함에 따라, 종래의 신경망 회로를 이용한 지폐 진위 감별 방법에 비해 지폐의 진위를 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 해상도의 지폐이미지로도 상대적으로 정확하게 지폐의 진위를 감별할 수 있는 베이시안(Bayesian) 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bill authenticity discrimination method using a Bayesian approach, and more particularly, scanning the whole bill through an infrared sensor to obtain sensor data, and specifying an area of a template in which an infrared pattern exists. Dividing the specified template region into a predetermined number of unit cells, calculating a representative value representing each unit cell by using the obtained sensor data for each of the divided unit cells, and for each calculated unit cell Extracting a feature vector of a banknote having a representative value as a factor; extracting a representative feature vector by reducing the dimension of the extracted feature banknote vector using a linear feature extraction method; Bayesian, including the step of applying authenticity to Gaussian Maximum Likelihood classification By providing a method for authenticating paper money authenticity using the approach, it is possible not only to carry out the authenticity of paper money rapidly compared to the paper money authenticity discrimination method using a conventional neural network circuit, but also to accurately verify the authenticity of paper money with a low resolution paper money image. The present invention relates to a method of discriminating banknote authenticity using a discriminating Bayesian approach.

Description

베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법{Method for detecting counterfeits of banknotes using Bayesian approach}Method for detecting counterfeits of banknotes using Bayesian approach

본 발명은 베이시안(Bayesian) 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지폐를 적외선센서로 스캔하여 센서데이터를 획득하고, 적외선 패턴이 존재하는 템플릿 영역을 특정하여 소정 개수의 단위셀로 분할한 후, 각각의 단위셀 내에서 측정된 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하고, 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출하여, 선형특징추출법을 통해 추출된 특징벡터의 차원을 감소시킨 후, 차원이 감소된 특징벡터를 대상으로 GML(Gaussian Maximum Likelihood) 분류법을 이용하여 지폐 진위를 감별함에 따라, 종래의 신경망 회로를 이용한 지폐 진위 감별 방법에 비해 지폐의 진위를 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 해상도의 지폐이미지로도 상대적으로 정확하게 지폐의 진위를 감별할 수 있는 베이시안(Bayesian) 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bill authenticity discrimination method using a Bayesian approach, and more particularly, a bill number is scanned by an infrared sensor to obtain sensor data, and a predetermined number of units are specified by specifying a template region in which an infrared pattern exists. After dividing into cells, a representative value representing each unit cell is calculated using sensor data measured in each unit cell, and a feature vector of a banknote whose extracted representative value for each unit cell is a factor is extracted. After reducing the dimension of the feature vectors extracted by the linear feature extraction method, the authenticity of banknotes using the conventional neural network circuit is discriminated by using the GML (Gaussian Maximum Likelihood) classification method for the feature vectors with reduced dimensions. Compared to the discrimination method, the authenticity of bills can be performed quickly, and even with a low resolution bill image, It relates to a banknote authenticity discrimination method using a Bayesian (Bayesian) that can discriminate the authenticity of the waste approaches.

인쇄기술의 꽃이라 불리우는 지폐의 출현은 동전에 비해 위조가 어렵고 휴대 및 사용에 편리하여 각국에서 대중화폐로 널리 사용되고 있다. 그러나, 레이저빔 프린터, 디지털 카메라 등과 같은 전자기기의 성능이 크게 향상됨에 따라, 촬영 및 출력되는 사진의 해상도 또한 상당히 진보되고 있으며, 이에 따라 정교한 화상을 얻을 수 있는 전자기기 등을 이용한 위조지폐에 관련된 범죄가 심각한 사회문제로 대두되고 있는 실정이다. The emergence of banknotes, called flowers of printing technology, is difficult to forge compared to coins, and is widely used as a popular currency in each country because it is convenient to carry and use. However, as the performance of electronic devices such as laser beam printers and digital cameras is greatly improved, the resolution of photographs taken and output is also significantly improved, and thus related to counterfeit bills using electronic devices that can obtain sophisticated images. Crime is a serious social problem.

이를 위하여, 위변조 방지를 위한 다양한 첨단 기술이 지폐 제조 과정에서 적용되고 있으며, 이에 따라 지폐마다 고유한 지질 특성, 배경색, 표면 특성 및 잉크 특성 등을 지닌다. 이러한 지폐 고유의 특성을 이용하여 지폐의 진위를 판단하는 종래의 방법들을 살펴보면, 미세문자(Microlettering)기술과 요판인쇄(Intaglio printing)기술 및 은화(Watermark)기술 등과 같이 지폐에 인쇄된 형상, 지질 특성 또는 표면 특성 등의 물리적특성을 정밀분석하여 진위를 판단하는 방법과, 특수잉크(자외선잉크, 적외선잉크, 자성잉크, 변색성잉크 등)를 사용하여 지폐를 제작하고 지폐에 사용된 잉크의 특성을 감지하는 광학적특성이나 자기적특성을 정밀분석하여 지폐의 진위를 판단하는 방법 등이 있다.To this end, various advanced technologies for preventing forgery and alteration have been applied in the banknote manufacturing process, and thus each banknote has a unique geological property, a background color, a surface property, an ink property, and the like. Looking at the conventional methods for determining the authenticity of the bill using the unique characteristics of the bill, the shape and geological characteristics printed on the bill, such as microlettering technology, intaglio printing technology and watermark technology, etc. Or, by analyzing the physical properties such as surface characteristics precisely to determine the authenticity, and using special ink (ultraviolet ink, infrared ink, magnetic ink, discolorable ink, etc.) to make a bill and the characteristics of the ink used in the bill There is a method of judging the authenticity of banknotes by precisely analyzing the optical or magnetic characteristics to be detected.

그러나, 상기 물리적특성에 의한 지폐의 진위 판단 방법은, 전문가의 수작업으로 진행되어 해당 지폐의 진위판단에 많은 시간이 소요되기 때문에, 금융 자동화기기(Automatic Teller Machine : ATM)에는 원천적으로 적용할수 없으며, 일반인들의 경우 지폐의 진위를 판단하는데 어려움이 있다. However, since the authenticity of the bill is determined by the expert's manual work, it takes a lot of time to determine the authenticity of the bill. Therefore, it is not applicable to a financial teller machine (ATM). For the general public, it is difficult to judge the authenticity of paper money.

따라서, 금융자동화기기에서는 지폐의 광학적 특성이나 자기적 특성을 이용하여 위폐를 판별하고 있으며, 그 중 적외선 데이터를 이용한 진위판별은 다양한 하드웨어 구성과 관련 알고리즘의 개발로 금융자동화기기에서 대표적인 지폐 진위 판별 방식으로 인식되어 왔다.Therefore, in the automated teller machine, the counterfeit is discriminated by using the optical or magnetic characteristics of the bill. Among them, the truth discrimination method using infrared data is the representative of the bill authenticity discrimination method in the automated teller machine by developing various hardware configurations and related algorithms. Has been recognized.

종래의 적외선 데이터를 이용한 진위 판별은 1차원 어레이 구조의 IR 센서를 이용하여 특정 권종 지폐내의 특정 위치에 있는 IR 신호 세기를 측정 후 기준값 대비 신호 유무를 판단하는 방법이다. 그러나, 이러한 1차원 어레이 구조 방식은 IR 진위 판별의 중요성에 비하여 데이터의 양이 제한적이여서, 지폐 반송 중 발생하는 스큐(skew) 및 시프트(shift) 환경변화에 민감한 단점이 있었다. The authenticity determination using the infrared data of the related art is a method of determining the presence or absence of a signal compared to a reference value after measuring the IR signal strength at a specific position in a specific bill of paper using an IR sensor having a one-dimensional array structure. However, this one-dimensional array structure method has a disadvantage in that the amount of data is limited compared to the importance of IR authenticity discrimination, and thus sensitive to skew and shift environment changes occurring during banknote conveyance.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 컨택 이미지 센서 형태의 2D IR 영상 데이터를 취득하여 진위를 판별하는 방법이 도입되었다. 2D IR 영상 데이터를 이용한 진위 판별 방법은 1차원 어레이 센서 구조에 비하여 상대적으로 정밀한 진위가 가능하지만, 초당 진위 판별 매수 등 처리속도 제약으로 저해상도를 가짐에 따라 정확한 진위 판별에 어려움이 있었다. 또한, 권종별 IR 진위 판별 요소에 대한 사전정보를 기반으로 한 템플릿 설정 과정이 포함되는데, 저해상도의 이미지로 인하여 부정확한 위치 및 영역크기가 설정됨에 따라 처리속도 및 진위판별 성능을 하락시키는 원인이 되었다. In order to solve this problem, a method of determining authenticity by acquiring 2D IR image data in the form of a contact image sensor has been introduced. The authenticity determination method using 2D IR image data is more accurate than the one-dimensional array sensor structure, but it is difficult to accurately determine the authenticity due to the low resolution due to processing speed constraints such as the number of authenticity determinations per second. Also included is a template setting process based on prior information on IR authenticity determination factors for different types of papers. Inaccurate location and area size are set due to low resolution images, which causes processing speed and authenticity discrimination performance. .

더불어 저해상도의 IR 영상을 이용할 경우 알고리즘 구현이 중요한 변수가 되는데, 종래의 권종인식 알고리즘으로 사용되는 신경회로망(Neural Network), SVM(support vector machine) 등 기계학습 기법들은 레이어간 비선형 판별 함수의 커널(Kernel) 제약으로 인식 속도면에서 개선이 요구되고 있으며, 새로운 권종이 추가될 경우 다시 학습과정을 거쳐야 하기 때문에 신권 추가가 용이하지 않다는 단점이 있다.In addition, algorithm implementation becomes an important variable when using low-resolution IR images. Machine learning techniques such as neural networks and support vector machines (SVMs), which are used as conventional hand-held recognition algorithms, use kernels of nonlinear discriminant functions between layers. Due to Kernel constraints, improvement in recognition speed is required, and when a new kind is added, it is not easy to add a priesthood because it needs to go through the learning process again.

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 지폐를 적외선센서로 스캔하여 얻어진 센서데이터 중 적외선 패턴이 존재하는 템플릿 영역을 소정 개수의 단위셀로 분할한 후, 각각의 단위셀 내에서 측정된 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하고, 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출하여, 선형특징추출법을 통해 추출된 특징벡터의 차원을 감소시킨 후, 차원이 감소된 특징벡터를 대상으로 GML(Gaussian Maximum Likelihood) 분류법을 이용하여 지폐 진위를 감별함에 따라, 종래의 신경망 회로를 이용한 지폐 진위 감별 방법에 비해 지폐의 진위를 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 해상도의 지폐이미지로도 상대적으로 정확하게 지폐의 진위를 감별할 수 있는 베이시안(Bayesian) 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to divide a template region in which an infrared pattern exists among sensor data obtained by scanning a bill with an infrared sensor into a predetermined number of unit cells, and then use the sensor data measured in each unit cell. A representative value representing each unit cell is calculated, and a feature vector of a banknote that has a calculated representative value of each unit cell is extracted, the dimension of the feature vector extracted through the linear feature extraction method is reduced, and then the dimension is decreased. By using GML (Gaussian Maximum Likelihood) classification method to classify bills authenticity, it is possible to perform bills authenticity faster than bill authenticity discrimination method using conventional neural network. This paper presents a method for discriminating banknotes authenticity using the Bayesian approach, which can discriminate the authenticity of banknotes relatively accurately even with banknote images. As it has.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 적외선 센서를 통해 지폐 전체를 스캔하여 센서데이터를 획득하고, 적외선 패턴이 존재하는 템플릿의 영역을 특정하는 단계, 특정된 템플릿 영역을 미리 정해진 일정 갯수의 단위셀로 분할하는 단계, 상기 분할된 단위셀별로, 얻어진 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하는 단계, 상기 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출하는 단계, 선형특징추출법을 이용하여 상기 추출된 지폐의 특징벡터의 차원을 감소시켜 대표 특징벡터를 추출하는 단계, 상기 추출된 대표 특징벡터에 GML(Gaussian Maximum Likelihood)분류법을 적용하여 해당 지폐에 대한 진위 판별을 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법을 제공한다.As a technical idea for achieving the above object, the present invention, by scanning the entire bill through the infrared sensor to obtain the sensor data, specifying the region of the template in which the infrared pattern is present, the predetermined template region predetermined predetermined Dividing into a number of unit cells, calculating a representative value representing each unit cell by using the obtained sensor data for each of the divided unit cells, and characterizing bills using the calculated representative value for each unit cell as a factor Extracting a representative feature vector by reducing a dimension of the feature vector of the extracted banknote by using a linear feature extraction method; applying a GML (Gaussian Maximum Likelihood) classification method to the extracted representative feature vector A method of discriminating banknote authenticity using a Bayesian approach comprising the step of performing authenticity determination on banknotes to provide.

본 발명에 따른 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법은, 실제 위조권 정보가 없는 경우일지라도, 1차적으로 IR 진위 영상에 대한 대략적인 영역(혹은 전체영역)을 템플릿화하여 IR 신호의 세기뿐만 아니라 패턴 유효 형상(dominant shape)의 유사도 측정이 가능하며, 블록/메쉬 구조 적용 후 평균값 연산을 이용하므로, 고속의 인식처리가 가능하고, 저해상도 CIS 영상일 경우에도 적용가능하다.The banknote authenticity discrimination method using the Bayesian approach according to the present invention primarily templates the approximate region (or entire region) of the IR authenticity image, even if there is no actual counterfeit right information, as well as the intensity of the IR signal. The similarity of the pattern's dominant shape can be measured, and since the average value calculation is applied after the block / mesh structure is applied, high-speed recognition processing is possible, and it is applicable to a low resolution CIS image.

또한, 통계적 정규 분포 추정 기법에 기반하므로, 샘플 분포 추정의 신뢰도를 측정하여 인식률에 대한 정량적 예측이 가능하며, 특징 벡터 변환은 선형 연산으로만 구성됨에 따라, 기존 신경망에서의 비선형 판별함수 사용시 보다 고속으로 지폐 진위 판별이 가능하다. In addition, since it is based on a statistical normal distribution estimation technique, it is possible to quantitatively predict the recognition rate by measuring the reliability of the sample distribution estimation, and the feature vector transformation is composed only of linear operations, so that it is faster than using a nonlinear discriminant function in an existing neural network. It is possible to determine the authenticity of the bill.

더불어, 신권 추가 시 다시 학습과정을 거쳐야 하는 기계학습 방법과 달리 신권의 특징값을 기기에 추가하기만 하면 되므로 신권 추가 시의 진위 판별이 용이하고, 인식률 제어나 감별에러 복구 등을 위하여 알고리즘을 직접 수정할 필요가 없이 비교 레퍼런스 데이터만 갱신하면 되는 장점이 있어 유지 보수가 용이하다.In addition, unlike the machine learning method, which requires a re-learning process when adding the priesthood, it is easy to determine the authenticity of the priesthood when the priesthood is added to the device. Maintenance is easy because only the comparative reference data needs to be updated without any modification.

도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 획득한 템플릿 영역별로 각각 미리 정해진 소정 갯수의 단위셀로 분할한 예.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 각 단위셀별 센서데이터들의 대표값을 이용하여 특징벡터를 산출한 예를 도시한 것.
1 is a flow chart showing a bill authenticity discrimination method using a Bayesian approach according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of dividing a predetermined number of unit cells for each template region obtained according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an example of calculating a feature vector using representative values of sensor data for each unit cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart illustrating a method of authenticating banknote authenticity using a Bayesian approach according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따라 지폐의 진위를 감별하기 위해서는, 먼저 적외선센서를 이용하여 진위 판별을 원하는 지폐 전체를 스캔하여 얻어진 센서데이터를 획득하고, IR 진위 보안요소에 대한 사전 위치정보를 기반으로 하여 적외선 패턴이 존재하는 템플릿 영역들을 특정하며(S110), 상기 특정된 템플릿 영역들을 미리 정해진 일정 갯수의 단위셀로 분할한다(S120).In order to discriminate the authenticity of banknotes according to the present invention, first, the sensor data obtained by scanning the whole banknote for authenticity determination is obtained using an infrared sensor, and the infrared pattern is based on the pre-positional information on the IR authenticity security element. The existing template regions are specified (S110) and the specified template regions are divided into a predetermined number of unit cells (S120).

이때, 템플릿 영역을 분할하는 단위셀의 개수는 특정된 템플릿 영역의 스캔 면적에 따라 달라질 수 있으며, 통상 각각의 템플릿 영역별로 가로 방향으로 2 내지 20개의 단위셀과, 세로 방향으로 2 내지 10개의 단위셀로 분할하는 것이 무난하다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 획득한 템플릿 영역별로 각각 미리 정해진 소정 갯수의 단위셀로 분할한 예를 보여주고 있다.In this case, the number of unit cells for dividing the template region may vary according to the scan area of the specified template region, and typically 2 to 20 unit cells in the horizontal direction and 2 to 10 units in the vertical direction for each template region. Splitting into cells is fine. 2 illustrates an example of dividing a predetermined number of unit cells for each template region acquired according to an exemplary embodiment of the present invention.

이어서, 분할된 각각의 단위셀 내에서 측정된 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하며(S130), 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출한다(S140). 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 단위셀 내에는 IR센서 어레이에 각각 대응하는 다수개의 픽셀이 존재하고, 각각의 픽셀은 각각의 대응하는 IR센서에서 측정된 센서데이터를 가진다. 본 발명에서는 이러한 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 하나의 스칼라값(대표값)을 산출하게 되는데, 이때 각 단위셀을 대표하는 대표값으로는 각 단위셀을 구성하는 센서데이터들의 평균, 분산 또는 최대값 등 다양한 인자를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 각 단위셀 내 센서데이터의 특징을 가장 효과적으로 반영할 수 있는 단위셀내 센서데이터의 평균값을 사용하는 것이 좋다.Subsequently, a representative value representing each unit cell is calculated using sensor data measured in each of the divided unit cells (S130), and a feature vector of a banknote having a calculated representative value for each unit cell is extracted. (S140). As shown in FIG. 3, there are a plurality of pixels respectively corresponding to the IR sensor array in one unit cell, and each pixel has sensor data measured by each corresponding IR sensor. In the present invention, the sensor data is used to calculate one scalar value (representative value) representing each unit cell. In this case, the representative value representing each unit cell is an average of sensor data constituting each unit cell, Various factors such as variance or maximum may be applied, and it is preferable to use an average value of sensor data in a unit cell that can most effectively reflect the characteristics of sensor data in each unit cell.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 단위셀은 총 42개의 단위 픽셀로 이루어지고, 이들 각 픽셀별로 센서데이터가 얻어진다고 가정할 때, 상기 단위셀 A[1,4]내에 존재하는 42개 픽셀의 센서데이터의 평균값인 9가 단위셀 A[1,4]의 대표값(A1,4)으로 산출되고, 산출된 대표값은 해당 단위셀을 대표하는 특징벡터의 인자가 된다. For example, as shown in FIG. 3, each unit cell is composed of 42 unit pixels in total, and assuming that sensor data is obtained for each pixel, each unit cell exists in the unit cell A [1,4]. 9, which is an average value of the sensor data of 42 pixels, is calculated as the representative value A 1,4 of the unit cell A [1,4], and the calculated representative value is a factor of the feature vector representing the unit cell.

즉, 이와 같은 방법으로 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하여, 각각의 단위셀별 산출된 대표값을 인자로 하는 특징벡터를 추출하게 되며, 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 분할된 템플릿 영역별 단위셀 개수만큼의 인자를 갖는 특징벡터(X)가 추출된다.That is, a representative value representing each unit cell is calculated in such a manner, and a feature vector having a representative value calculated for each unit cell is extracted, and thus, a template region divided as shown in FIG. 3. A feature vector (X) having as many factors as the number of unit cells is extracted.

상술한 방법으로 특징벡터(X)가 추출되면 추출된 특징벡터 인자들을 비교하여 지폐의 진위를 감별하게 되는데, 특징벡터의 인자가 너무 많을 경우 견실하고 빠른 진위 감별을 수행하기 어려우므로, 본 발명에서는 특징벡터의 차원을 감소시키는 단계를 수행한다(S150). 추출된 특징벡터의 차원을 감소시키는 이유는 특징벡터의 불필요한 부분을 제거하여 연산대상을 줄이고, 진위 판별에 있어 중요한 대표 특징벡터만을 추출하기 위함이다. 이에 따라, 선형특징추출법을 적용하여 추출된 특징벡터의 차원을 감소시키고, 적외선 패턴의 특징을 잘 나타내는 소정의 대표 특징벡터(dominant feature vector)만을 선별한다.When the feature vector (X) is extracted by the above-described method, the authenticity of the banknote is discriminated by comparing the extracted feature vector factors. When the feature vector factor is too large, it is difficult to carry out robust and fast authenticity discrimination. A step of reducing the dimension of the feature vector is performed (S150). The reason for reducing the dimension of the extracted feature vectors is to reduce the computational object by removing unnecessary portions of the feature vectors, and to extract only representative feature vectors that are important for authenticity determination. Accordingly, the dimension of the extracted feature vector is reduced by applying the linear feature extraction method, and only a predetermined feature vector representing the characteristic of the infrared pattern is selected.

선형특징추출법은 센서데이터의 통계적인 특성을 분석하는 방법으로서 주성분 분석법(Principal component Analysis, PCA)과 선형 판별법(Linear Discriminant Analysis, LDA) 등이 그 대표적인 예이다. 본 발명에서는 이미지 특징을 효과적으로 찾을 수 있는 비교사 통계학적 기법인 주성분 분석법(PCA)을 이용하여 특징벡터의 차원을 감소시키는 것이 효과적이며, 이하에서는 주성분 분석법(PCA)을 이용하여 추출된 특징벡터의 차원을 감소시키는 단계에 대해 간략하게 설명하기로 한다.The linear feature extraction method is a method of analyzing statistical characteristics of sensor data, and the principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA) are representative examples. In the present invention, it is effective to reduce the dimension of the feature vector by using the principal component analysis method (PCA), which is a statistical method that can find the image features effectively. Hereinafter, the feature vector extracted using the principal component analysis method (PCA) The steps for reducing the dimension will be briefly described.

주성분 분석법(PCA)은 추출된 특징벡터(X)를 구성하는 여러 인자들로부터 해당 특징벡터를 대표할 수 있는 소수의 주요 인자값들을 추출하여, 이를 주요 인자값들로 구성되어 최초의 특징벡터보다 감소된 차원을 갖는 대표 특징벡터를 추출해 내는데 사용되는 방법으로서, 본 발명의 경우, 수만개의 지폐로부터 얻어지는 지폐 특징벡터 데이터들을 이용하여 얻어진 공분산 매트릭스를 활용하여 대표 특징벡터의 추출을 위한 고유 매트릭스(ΦT)를 산출한다.Principal component analysis (PCA) extracts a few major factor values that can represent the feature vector from several factors constituting the extracted feature vector (X), which is composed of the major factor values As a method used to extract a representative feature vector having a reduced dimension, in the present invention, a unique matrix for extracting a representative feature vector using a covariance matrix obtained using banknote feature vector data obtained from tens of thousands of bills Calculate T ).

상술한 공분산 매트릭스를 이용한 고유 매트릭스(ΦT)의 산출과정은 이미 넓게 쓰이고 있는 통계적 추출방법의 하나로서 여기에서는 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The calculation process of the eigen matrix Φ T using the covariance matrix described above is one of widely used statistical extraction methods, and a detailed description thereof will be omitted.

즉, 추출된 특징벡터(X)에 상술한 과정을 통해 산출된 고유 매트릭스(ΦT)를 적용하여, 아래의 [수학식 1]과 같이 추출된 특징벡터(X)의 차원을 감소시켜, 적외선 패턴의 특징을 보다 잘 나타내는 대표 특징벡터(Y)를 얻을 수 있다.That is, by applying the eigen matrix Φ T calculated through the above process to the extracted feature vector (X), by reducing the dimension of the extracted feature vector (X) as shown in Equation 1 below, infrared Representative feature vectors Y that better represent the characteristics of the pattern can be obtained.

Figure 112011005123579-pat00001
Figure 112011005123579-pat00001

이와 같이 산출된 대표 특징벡터(Y)는 최초에 추출된 특징벡터(X)보다 상대적으로 낮은 차원을 갖게 되고, 동시에 지폐의 진위 판별을 위한 특징을 보다 효과적으로 대표하게 된다. The representative feature vector (Y) calculated as described above has a relatively lower dimension than the feature vector (X) extracted initially, and at the same time more effectively represents a feature for authenticity determination of banknotes.

이어서, 획득한 대표 특징벡터에 GML(Gaussian Maximum Likelihood) 분류법을 이용하여 해당 지폐에 대한 진위 판별을 수행한다(S160). 즉, 상술한 과정을 통해 산출된 대표 특징벡터가 기 산출되어 있는 진폐 클래스 영역에 포함될 확률을 산출한 뒤, 그 확률값이 기 설정된 기준 보다 낮을 경우 해당 지폐를 위폐로 판별한다.Subsequently, authenticity determination of the corresponding bill is performed using the Gaussian Maximum Likelihood (GML) classification method on the obtained representative feature vector (S160). That is, after calculating the probability that the representative feature vector calculated through the above-described process is included in the pre-calculated pneumococcal class region, and if the probability value is lower than the preset reference, the banknote is determined as counterfeit.

상술한 주성분 분석법의 특징 중의 하나는 동일한 시간상에 분포하는 데이터 집단의 경우, 분산의 정도가 큰 방향들의 벡터를 구할 수 있다는 것이다. 즉, 공분산 행렬의 행렬 계산으로 고유값과 이에 해당하는 각각의 고유벡터들을 구할 수 있게 되는데, 이중 고유값이 높은 것에 해당하는 벡터가 그 데이터 집단의 중요한 요소가 되며, 보다 작은 고유값의 벡터는 첫번째 벡터보다는 중요도가 적은 벡터라는 의미를 가지게 된다. 따라서, 수만개의 진폐 특징벡터들을 이용하여 주성분 분석을 수행할 경우, 진폐에 대한 고유값들과 이에 해당하는 고유벡터들을 구할 수 있게 되며, 이를 이차원 그래프로 표시할 경우 진폐 클래스 영역을 산출할 수 있게 된다.One of the characteristics of the principal component analysis described above is that for a data group distributed over the same time, a vector of directions having a large degree of variance can be obtained. In other words, by calculating the matrix of the covariance matrix, the eigenvalues and the corresponding eigenvectors can be obtained.The vector with the higher eigenvalue becomes an important element of the data group, This means that the vector is less important than the first vector. Therefore, when principal component analysis is performed using tens of thousands of pneumatic features, eigenvalues for pneumococcal and corresponding eigenvectors can be obtained. do.

이때, 상기 대표 특징벡터가 해당 진폐 클래스 영역에 포함될 확률을 산출하는 방법은 하기의 [수학식 2]에 의해서 수행될 수 있다. In this case, a method of calculating the probability that the representative feature vector is included in the corresponding pneumatic class region may be performed by Equation 2 below.

Figure 112011005123579-pat00002
Figure 112011005123579-pat00002

여기서, here,

ML : 유사도(Maximum Likelyhood),ML: Maximum Likelyhood,

i : 권종의 종류,i: type of winding species,

Y : 대표 특징벡터,Y: representative feature vector,

Figure 112011005123579-pat00003
: 해당 권종의 분산행렬,
Figure 112011005123579-pat00003
= Variance matrix

Figure 112011005123579-pat00004
: 해당 권종의 평균벡터
Figure 112011005123579-pat00004
: Mean vector

이다.to be.

상기의 [수학식 2]에서 ML은 상기 대표 특징벡터가 해당 권종의 진폐 클래스에 포함될 확률을 대표하는 값으로서, 상기의 [수학식 2]에 따르면 대표 특징벡터가 해당 진폐 클래스에 포함될 확률이 높을 수록, 진폐일 확률이 높아진다. 따라서, 대표 특징벡터와 데이터베이스에 기 저장된 진위클래스 평균벡터 및 분산행렬을 이용하여 진위 클래스에 포함될 ML값을 산출하고, 그 산출이 기 설정된 기준값 이하일 경우, 해당 지폐를 위폐로 판단한다.
In [Equation 2], ML is a value representing the probability that the representative feature vector is included in the pneumoconiosis class of the subject species, and according to [Equation 2], it is highly likely that the representative feature vector is included in the corresponding pneumoconiosis class. The more likely it is to be a lung disease. Therefore, the ML value to be included in the authenticity class is calculated using the representative feature vector and the authenticity class average vector and the variance matrix previously stored in the database. If the calculation is less than or equal to the preset reference value, the banknote is determined as counterfeit.

상술한 바와 같이, 본원 발명은 적외선 패턴이 존재하는 영역에 대한 단위셀별 대표값을 바탕으로 베이시안 접근법을 이용하여 지폐의 진위를 판단함으로써, 종래의 신경망 회로를 이용한 지폐 진위 판별 방법에 비해 진위 판단을 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 해상도의 지폐이미지로도 상대적으로 정확하게 지폐의 진위를 판단할 수 있다.
As described above, the present invention determines the authenticity of banknotes using a Bayesian approach based on a representative value for each unit cell for an area in which an infrared pattern exists, thereby determining authenticity of bills using a neural network circuit. Not only can it be performed quickly, but the authenticity of banknotes can be judged relatively accurately even with a low resolution banknote image.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정된 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경 및 변환이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, changes, and conversions are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge of God.

Claims (5)

지폐 진위 감별 방법에 있어서,
적외선 센서를 통해 지폐 전체를 스캔하여 센서데이터를 획득하고, 적외선 패턴이 존재하는 템플릿의 영역을 특정하는 단계;
특정된 템플릿 영역을 미리 정해진 일정 갯수의 단위셀로 분할하는 단계;
상기 분할된 단위셀별로, 얻어진 센서데이터를 이용하여 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하는 단계;
상기 산출된 각 단위셀별 대표값을 인자로 하는 지폐의 특징벡터를 추출하는 단계;
선형특징추출법을 이용하여 상기 추출된 지폐의 특징벡터의 차원을 감소시켜 대표 특징벡터를 추출하는 단계;
상기 추출된 대표 특징벡터에 GML(Gaussian Maximum Likelihood)분류법을 적용하여 해당 지폐에 대한 진위 판별을 수행하는 단계;
를 포함하여 구성되는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법.
In banknote authenticity discrimination method,
Scanning the whole banknote through the infrared sensor to obtain sensor data, and specifying an area of the template in which the infrared pattern exists;
Dividing the specified template region into a predetermined number of unit cells;
Calculating a representative value representing each unit cell by using the obtained sensor data for each of the divided unit cells;
Extracting a feature vector of a banknote having the calculated representative value for each unit cell as a factor;
Extracting a representative feature vector by reducing the dimension of the feature vector of the extracted banknote by using a linear feature extraction method;
Performing authenticity determination on the banknote by applying a Gaussian Maximum Likelihood (GML) classification method to the extracted representative feature vector;
Banknote authenticity discrimination method using a Bayesian approach that is configured to include.
제 1항에 있어서,
상기 특정된 템플릿 영역을 단위셀로 분할함에 있어서는,
특정된 템플릿 영역의 스캔 면적에 따라, 각각의 템플릿 영역별로 가로 방향으로 2 내지 20개의 단위셀과, 세로방향으로 2 내지 10개의 단위셀로 분할하는 것을 특징으로 하는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법.
The method of claim 1,
In dividing the specified template region into unit cells,
According to the scan area of the specified template region, banknote authenticity discrimination using a Bayesian approach characterized by dividing each template region into 2 to 20 unit cells in the horizontal direction and 2 to 10 unit cells in the vertical direction. Way.
제 1항에 있어서,
상기 각 단위셀을 대표하는 대표값을 산출하는 단계는,
각 단위셀 내에서 얻어진 센서데이터들의 평균, 분산 또는 최대값 중 하나를 대표값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법.
The method of claim 1,
Calculating a representative value representing each unit cell,
A method of discriminating banknote authenticity using a Bayesian approach, wherein one of average, variance, or maximum values of sensor data obtained in each unit cell is calculated as a representative value.
제 1항에 있어서,
상기 추출된 지폐의 특징벡터의 차원을 감소시켜 대표 특징벡터를 추출하는 단계에 적용하는 선형특징추출법은,
주성분 분석법(Principal Component Analysis)인 것을 특징으로 하는 베이시안 접근 법을 이용한 지폐 진위 감별 방법.
The method of claim 1,
The linear feature extraction method applied to the step of extracting the representative feature vector by reducing the dimension of the extracted feature vector,
Banknote authenticity discrimination method using the Bayesian approach, characterized in that the principal component analysis (Principal Component Analysis).
제 1항에 있어서,
상기 추출된 대표 특징벡터에 GML 분류법을 적용하여 해당 지폐에 대한 진위 감별을 수행하는 단계는,
하기의 [수학식 3]을 이용하여 산출되는 계산식의 결과값(ML)이 기 설정된 기준값 미만일 경우 위폐로 판별하는 것을 특징으로 하는 베이시안 접근법을 이용한 지폐 진위 감별 방법.
[수학식 3]
,
여기서,
ML : 유사도(Maximum Likelyhood),
i : 권종의 종류,
Y : 대표 특징벡터,
Figure 112011005123579-pat00006
: 해당 권종의 분산행렬,
Figure 112011005123579-pat00007
: 해당 권종의 평균벡터.
The method of claim 1,
Applying the GML classification method to the extracted representative feature vector to perform the authenticity discrimination for the bill,
A method of discriminating banknote authenticity using a Bayesian approach, characterized in that the counterfeit is determined as counterfeiting when the result value (ML) of the calculation formula calculated using Equation 3 below is less than a predetermined reference value.
&Quot; (3) "
,
here,
ML: Maximum Likelyhood,
i: type of winding species,
Y: representative feature vector,
Figure 112011005123579-pat00006
= Variance matrix
Figure 112011005123579-pat00007
: The mean vector of the volume.
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