KR20160092374A - System and method of automatically calculating an amount of coin - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촬영된 영상 내 동전을 식별하고 식별된 동전의 금액을 자동으로 계산하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for automatically calculating a coin amount and a system thereof, and more particularly, to a method and system for identifying a coin in a photographed image and automatically calculating the amount of the identified coin.
동전의 금액을 계산하는 경우 계산해야 할 동전의 개수가 많을 때에는 주화계수기를 이용할 수 있다. 그러나 계산하여야 할 동전의 개수가 소량인 경우에는 이러한 주화계수기를 이용하는 것은 실용적이지 않다. 일상생활의 거래인 편의점이나 마트에서 소량의 동전을 지불금액이나 거스름돈으로 사용하는 경우가 여기에 해당된다. 또한, 동전의 금액을 계산하기 위해 별도의 주화계수기를 구입하여 사용하는 것은 운영자에게 비용적으로 부담이 될 수 있다.When calculating the amount of a coin, a coin-operated counter can be used when the number of coins to be calculated is large. However, when the number of coins to be calculated is small, it is not practical to use such a coin counter. This is the case when a small amount of coin is used as a payment or change money at a convenience store or a mart, which is a transaction of everyday life. In addition, purchasing and using a separate coin counter to calculate the amount of coins may be a costly burden to the operator.
동전의 개수가 소량인 경우에는 운영자가 직접 산술하여 동전의 금액을 계산할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 운영자가 산술에 능하지 않으면 금액을 잘못 계산할 수도 있고, 금액 계산에 상당한 시간이 소요될 수도 있다.If the number of coins is small, the operator can directly calculate and calculate the amount of the coins. However, even in this case, if the operator is not skilled in arithmetic, the amount may be calculated incorrectly, and the calculation of the amount may take a considerable amount of time.
본 발명은 촬영된 영상 내 동전을 식별하고 식별된 동전의 금액을 자동으로 계산하는 방법 및 시스템을 제공한다. 또한, 동전을 식별하는 데 원형 허프 변환 및 후처리를 수행함으로써, 동전 식별력을 높일 수 있는 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템을 제공한다.The present invention provides a method and system for identifying coins in a photographed image and automatically calculating the amount of the identified coins. The present invention also provides a method and system for automatic calculation of a coin amount that can increase coin discrimination power by performing circular Huff transformation and post-processing to identify coins.
본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 시스템은 영상을 촬영하는 카메라, 중앙처리장치, 메모리 및 동전 금액 자동 계산 프로그램을 저장하고 있는 스토리지를 포함하되, 상기 중앙처리장치는 상기 동전 금액 자동 계산 프로그램을 실행하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 상기 메모리에 로드하고, 상기 메모리에 로드된 영상을 그레이스케일 영상으로 변환하며, 상기 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 영상 내 포함된 객체의 에지를 탐지하며, 상기 에지가 탐지된 영상에 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하고, 상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하여 상기 탐지된 원형 가운데 동전을 검출하며, 상기 검출된 동전의 종류를 식별하고, 상기 식별된 동전의 금액을 합산하여 합산 금액을 산출한다.A coin amount automatic calculation system according to the present invention includes a camera for capturing an image, a central processing unit, a memory, and a storage for storing a memory and a coin amount automatic calculation program, wherein the central processing unit executes the coin amount automatic calculation program A memory for storing an image selected by a user; a memory for storing the image; a memory for storing the image; a memory for storing the noise; The method includes detecting an edge of an object included in an image by filtering the removed image, detecting a circular shape included in the image by performing circular Hough transform on the edge-detected image, Detecting the detected coin among the detected circles, and detecting the coin of the detected coin Identification, and calculates a summation value by summing the value of the identified coins.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 가우시안 필터를 이용하여 상기 변환된 그레이스케일 영상에서 노이즈를 제거한다.In one embodiment, the central processing unit removes noise from the converted gray-scale image using a Gaussian filter.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 캐니 필터를 이용하여 상기 노이즈가 제거된 영상에서 객체의 에지를 탐지한다.In one embodiment, the central processing unit uses a canny filter to detect an edge of an object in the noise-removed image.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 하기 수학식 1을 통해 상기 추출된 에지의 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출함으로써, 상기 영상 내 포함된 원형을 탐지한다.In one embodiment, the central processing unit detects a circle included in the image by calculating a center point of a circle including pixel coordinates of the extracted edge through the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기에서, (x,y)는 픽셀의 좌표값, (i,j)는 원형의 중심점 좌표값, r은 반지름, θ는 각도Where (x, y) is the coordinate value of the pixel, (i, j) is the center point coordinate value of the circle, r is the radius,
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 상기 각도(θ)와 반지름(r)을 변경하면서 해당 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출하되, 상기 반지름(r)은 검출대상 동전들의 반지름 범위 내에서 변경하면서 중심점을 산출한다.In one embodiment, the central processing unit calculates a center point of a circle including the pixel coordinates by changing the angle (?) And the radius (r), wherein the radius (r) is within a radius range of detection target coins The center point is calculated.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 상기 반지름 값과 상기 산출된 적어도 하나 이상의 중심점을 기초로, 해당 중심점에서 해당 반지름으로 실제 원형을 이룰 확률을 산출한다.In one embodiment, the central processing unit calculates a probability that an actual circle is formed from the center point to the radius based on the radius value and the calculated at least one center point.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 하기 수학식 2를 통해 상기 확률이 설정값 이상인 경우, 해당 중심점에서 해당 반지름을 갖는 원형을 상기 영상 내 포함된 원형으로 탐지한다.In one embodiment, the central processing unit detects a circular shape having a corresponding radius at the corresponding center point as a circular shape included in the image, if the probability is equal to or larger than a set value through the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기에서, A(i,j,r)은 중심점 i, j에서 r의 반지름을 갖는 원형을 이룰 확률, k는 설정값Where A (i, j, r) is the probability of achieving a circle with a radius of r at the center point i, j, k is the probability
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 기준 원형과 상기 탐지된 원형을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거하고, 제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술평균하여, 산술평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 상기 동전으로 검출한다. In one embodiment, the central processing unit compares the reference circle and the detected circle to remove a circle whose difference in position and radius between the reference circle and the center point is equal to or greater than the set value, The center point position and the radius value are arithmetically averaged, and a circle having the arithmetic mean center point and radius is detected as the coin.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 상기 탐지된 원형 가운데 실제 원형을 이룰 확률이 가장 높은 원형을 기준 원형으로 선정한다.In one embodiment, the central processing unit selects, as the reference circle, the circle having the highest probability of forming the actual circle among the detected circle.
일 실시예에서, 상기 중앙처리장치는 기 저장된 동전 종류별 반지름과 상기 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별한다.
In one embodiment, the central processing unit identifies the type of coin by comparing the radius of the detected coin with the radius of each coin type previously stored.
본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 방법은 중앙처리장치에 의해 동전 금액 자동 계산 프로그램이 실행되는 단계, 카메라에 의해 촬영된 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 메모리에 로드하는 단계, 중앙처리장치가 상기 메모리에 로드된 영상을 그레이스케일 영상으로 변환하는 단계, 중앙처리장치가 상기 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거하는 단계, 중앙처리장치가 상기 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 영상 내 포함된 객체의 에지를 탐지하는 단계, 중앙처리장치가 상기 에지가 탐지된 영상에 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 단계, 중앙처리장치가 상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하여 상기 탐지된 원형 가운데 동전을 검출하는 단계 및 중앙처리장치가 상기 검출된 동전의 종류를 식별하고, 상기 식별된 동전의 금액을 합산하여 합산 금액을 산출하는 단계를 포함한다.A method for automatically calculating a coin amount according to the present invention includes the steps of executing a program for automatically calculating a coin amount by a central processing unit, loading an image selected by a user among images photographed by the camera into a memory, Converting the image loaded into the image into a gray-scale image, filtering the noise-removed image by filtering the converted gray-scale image by the central processing unit, filtering the noise-removed image, Detecting the edge of the circular Huff transform, the central processing unit performing a circular Huff transform on the detected image to detect the circular contained in the image, the central processing unit postprocessing the image subjected to the circular Huff transform Detecting the detected coin among the circles; and detecting the coin among the detected coin Identification, and a step of calculating a summation value by summing the value of the identified coins.
일 실시예에서, 상기 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 단계는 하기 수학식 3을 통해 상기 추출된 에지의 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출함으로써, 상기 영상 내 포함된 원형을 탐지한다.In one embodiment, the step of performing the circular Hough transform to detect a circular shape contained in the image may include calculating a center point of a circle including pixel coordinates of the extracted edge through Equation (3) Detect the prototype.
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기에서, (x,y)는 픽셀의 좌표값, (i,j)는 원형의 중심점 좌표값, r은 반지름, θ는 각도Where (x, y) is the coordinate value of the pixel, (i, j) is the center point coordinate value of the circle, r is the radius,
일 실시예에서, 상기 상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하는 단계는 기준 원형과 상기 탐지된 원형을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거하는 단계 및 제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술평균하여, 산술평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 상기 동전으로 검출하는 단계를 포함한다. In one embodiment, the post-processing of the image subjected to the circular Huff transform may include comparing the reference circle with the detected circle, and removing a circle having a difference between the position difference between the reference circle and the center point and a difference between the radius and the reference circle, And arithmetically averaging the center point position and the radius value with respect to at least one of the remaining circles, and detecting the circle having the arithmetic mean center point and the radius as the coin.
일 실시예에서, 상기 검출된 동전의 종류를 식별하는 단계는 기 저장된 동전 종류별 반지름과 상기 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별한다.In one embodiment, the step of identifying the type of the detected coin identifies the type of coin by comparing the radius of the detected coin with the radius of the stored coin type.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템은 동전을 식별하는 데 원형 허프 변환 및 후처리를 수행함으로써, 동전 식별력을 높일 수 있다.As described above, the method for automatically calculating the amount of coins according to the present invention and the system thereof can improve the coin discrimination power by performing the circular Hough transform and the post-processing to identify coins.
본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템은 동전을 정확히 식별하여 동전 금액 계산 오류를 줄일 수 있다.The method and the system for automatically calculating the amount of coins according to the present invention can reduce errors in calculating the amount of coins accurately by accurately identifying the coins.
또한, 본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템은 카메라와 컴퓨팅 디바이스를 구비하는 시스템, 또는 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 PC와 같은 휴대용 단말기를 통해 구현 가능하므로 별도의 장비가 필요하지 않으며, 구현이 용이하다.Further, the method and system for automatically calculating the amount of coins according to the present invention can be implemented through a system having a camera and a computing device, or a portable terminal such as a smart phone, a tablet PC, and a laptop PC, It is easy to implement.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동전 금액 자동 계산 시스템을 나타내는 도면
도 2는 도 1의 컴퓨팅 디바이스의 구성을 나타내는 도면
도 3의 (a) 내지 (d)는 동전 금액 자동 계산 프로세스가 수행되는 과정을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동전 금액 자동 계산 방법을 나타낸 흐름도
도 5는 식별된 동전을 나타내는 도면
도 6은 동전의 배치 형태에 따른 동전 식별 결과를 나타내는 도면
도 7은 기존 방식의 동전 식별 결과와 본 발명에 따른 동전 식별 결과를 비교하는 도면1 is a diagram showing a system for automatically calculating a coin amount according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing the configuration of the computing device of Fig. 1
3 (a) to 3 (d) are diagrams showing a process in which a coin amount automatic calculation process is performed
4 is a flowchart illustrating a method for automatically calculating a coin amount according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an identified coin
6 is a view showing a result of coin identification according to the arrangement type of coins
7 is a view for comparing coin identification results of a conventional system with coin identification results of the present invention
이하, 본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for automatically calculating the amount of coins according to the present invention and a system thereof will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동전 금액 자동 계산 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a system for automatically calculating a coin amount according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 동전 금액 자동 계산 시스템은 컴퓨팅 디바이스(110) 및 카메라(120)를 포함한다. 동전 금액 자동 계산 시스템은 카메라와 컴퓨팅 디바이스를 구비하는 시스템뿐만 아니라, 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 PC와 같은 휴대용 단말기를 통해서도 구현 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 카메라(120)와 컴퓨팅 디바이스(110)를 구비하는 시스템을 예로 본 발명에 대해 설명하기로 한다.Referring to FIG. 1, a coin amount automatic calculation system includes a
컴퓨팅 디바이스(110)는 동전 금액 자동 계산 프로그램을 저장하고, 사용자의 요청에 의해 동전 금액 자동 계산 프로그램을 실행한다. 컴퓨팅 디바이스(110)는 실행된 동전 금액 자동 계산 프로그램을 통해 영상에 포함된 동전의 금액을 자동으로 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(110)는 스토리지에 저장되어 있는 영상 중 선택된 영상을 분석하여 해당 영상에 포함된 동전의 금액을 계산할 수 있다. 다른 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(110)는 사용자의 요청에 의해 카메라(120)를 켜서 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 해당 영상에 포함된 동전의 금액을 계산할 수 있다.The
카메라(120)는 동전(130)이 촬영된 영상을 컴퓨팅 디바이스(110)로 전송한다. The
도 2는 도 1의 컴퓨팅 디바이스의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of the computing device of FIG.
도 2를 참조하면, 컴퓨팅 디바이스는 입출력 인터페이스(210), 중앙처리장치(220), 메모리(230) 및 스토리지(240)를 포함한다.2, the computing device includes an input /
입출력 인터페이스(210)는 명령 또는 데이터의 입력과 출력을 인터페이싱한다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(210)는 사용자로부터 명령을 입력받는 명령 입력 인터페이스, 카메라(120)와 같은 외부기기와 데이터를 송수신하는 외부기기 연결 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The input /
중앙처리장치(220)는 컴퓨팅 디바이스의 각 구성요소를 제어하고, 데이터의 입출력 제어 및 데이터 연산을 수행한다. 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphical Processing Unit), 모바일 단말기의 AP(Application Processor) 등을 포함할 수 있다.The
메모리(230)는 명령 또는 데이터를 임시로 저장한다. 예를 들어, 메모리(230)는 중앙처리장치(220)에 입력되는 명령 또는 데이터, 중앙처리장치(220)에서 출력되는 명령 또는 데이터 등을 임시로 저장할 수 있다. 메모리(230)는 RAM(Read Access Memory) 등을 포함할 수 있다.The
스토리지(240)는 각종 데이터를 저장한다. 예를 들어, 스토리지(240)는 프로그램, 프로그램 실행에 필요한 데이터, 프로그램에서 산출된 데이터, 영상 데이터, 오디오 데이터 등과 같이 다양한 종류의 데이터를 저장할 수 있다. 본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 시스템에서 동전 금액 자동 계산 프로그램은 스토리지(240)에 저장될 수 있다. 스토리지(240)는 비휘발성 메모리, 하드디스크 등을 포함할 수 있다. The
도 3의 (a) 내지 (d)는 동전 금액 자동 계산 프로세스가 수행되는 과정을 나타내는 도면이다.3 (a) to 3 (d) are diagrams illustrating a process of automatically calculating a coin amount.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 동전 금액 자동 계산 시스템의 동작을 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the system for automatically calculating the amount of coins according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.
사용자는 입출력 인터페이스(210)와 연결된 명령 입력 수단(포인터, 키보드, 터치 입력수단 등)을 통해 동전 금액 자동 계산 프로그램을 실행을 요청한다. 금액 자동 계산 프로그램의 실행이 요청되면 중앙처리장치(220)는 스토리지(240)에 저장된 동전 금액 자동 계산 프로그램을 메모리(230)에 로드하여 해당 프로그램을 구동한다.The user requests execution of a coin amount automatic calculation program through a command input means (pointer, keyboard, touch input means, etc.) connected to the input /
동전 금액 자동 계산 프로그램이 실행되면, 중앙처리장치(220)는 스토리지(240)에 저장되어 있는 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 메모리(230)에 로드(load)한다. 다른 실시예에서, 중앙처리장치(220)는 사용자의 요청에 의해 카메라(120)를 켜서 동전이 포함된 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 메모리(230)에 로드할 수 있다.When the coin amount automatic calculation program is executed, the
중앙처리장치(220)는 메모리(230)에 로드된 영상을 분석하여 해당 영상에 포함된 동전을 식별하고, 식별된 동전의 금액을 산출할 수 있다.The
중앙처리장치(220)는 메모리(230)에 로드된 영상을 그레이스케일(grayscale) 영상으로 변환하고, 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거한다. 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 가우시안 필터(Gaussian filter)를 이용하여 그레이스케일 영상에서 노이즈를 제거할 수 있다. 도 3의 (a)는 원본 영상(좌)과 해당 영상의 그레이스케일 영상(우)을 나타내며, 도 3의 (b)는 그레이스케일 영상(좌)과 가우시안 필터를 이용하여 해당 영상의 노이즈를 제거한 영상(우)을 나타낸다.The
노이즈를 제거한 후, 중앙처리장치(220)는 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 영상 내 포함된 객체의 에지를 탐지한다. 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 캐니 필터(Canny filter)를 이용하여 영상 내 포함된 에지를 탐지할 수 있다. 도 3의 (c)는 노이즈가 제거된 영상(좌)과 캐니 필터를 이용하여 해당 영상의 에지를 탐지한 영상(우)을 나타낸다.After removing the noise, the
영상 내에 포함된 에지를 탐지한 후, 중앙처리장치(220)는 에지가 탐지된 영상에 원형 허프 변환(CHT, Circular Hough Transform)을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지한다. After detecting the edge included in the image, the
원형 허프 변환은 투표방식(Voting procedure)을 이용하여 영상 내의 특정 형태를 검출하는 방법이다. 투표는 형태를 모델링하는 파라미터 공간에 대해 이뤄지는 데, 투표 결과는 파라미터 공간을 나눈 축적셀(Accumulator space)에 저장된다. 예를 들어, 2차원 파라미터 공간의 좌표 (i, j)에 대한 파라미터가 pi와 pj에 해당된다고 할 때, 축적셀 (또는, )는 이들 파라미터에 대한 투표결과를 저장한다. 따라서 형태 검출은 임계값 이상을 갖는 축적셀에 해당하는 파라미터들을 찾는 것이 된다. The circular Hough transform is a method of detecting a specific form in an image using a voting procedure. Voting is done on the parameter space that models the shape, and the vote result is stored in the accumulator space divided by the parameter space. For example, assuming that the parameters for the coordinates (i, j) of the two-dimensional parameter space correspond to p i and p j , (or, ) Stores the voting results for these parameters. Therefore, the shape detection is to find the parameters corresponding to the accumulation cell having the threshold value or more.
원형 허프 변환을 이용한 원형 검출 과정은 에지 추출된 픽셀좌표 (x, y)에서 동전의 유효 반지름 범위(r1≤r<r2(pixel))와 각도 0≤θ≤2π 범위에 대해, 하기의 수학식 1을 만족시키는 원의 중심 위치(i, j)와 반지름 r을 구하는 과정이다. 예를 들어, 한국 동전의 경우 동전의 유효 반지름 범위는 24≤r<45(pixel)에 해당할 수 있다.The circular detection process using the circular Hough transform is performed for the range of the effective radius of the coin (r 1 r <r 2 (pixel)) and the angle 0 ≤ θ ≤ 2π in the edge extracted pixel coordinates (x, y) (I, j) of the circle satisfying 1 and the radius r. For example, for a Korean coin, the effective radius range of the coin may correspond to 24 ≤ r <45 (pixel).
수학식 1에 좌표 (x, y)값, 각도(θ) 값 및 반지름(r) 값을 대입하여 i, j가 계산된 경우, 해당 i, j에 에 해당하는 의 값을 1씩 증가시킨다. 는 해당 반지름 값과 산출된 해당 중심점을 기초로, 해당 중심점에서 해당 반지름으로 실제 원형을 이룰 확률을 나타낸다.When i, j is calculated by substituting the coordinate (x, y) value, the angle (?) Value and the radius (r) value in Equation 1, Is increased by one. Represents a probability that an actual circle is formed from the corresponding center point to the corresponding radius based on the corresponding radius value and the calculated center point.
이 때, 중앙처리장치(220)는 하나의 좌표 (x, y)에 대해 θ와 r을 변화시켜가면서 i와 j값을 계산한다. 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 각도(θ)와 반지름(r)을 변경하면서 해당 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출하되, 각도(θ)는 0≤θ≤2π까지 일정량씩 증가시키고, 반지름(r)은 검출대상 동전들의 반지름 길이 범위 내에서 변경하면서 중심점을 산출한다. 에지가 추출된 모든 픽셀좌표에 대해 계산이 종료되면 중앙처리장치(220)는 와 설정값을 비교하여 인 경우 원형이 검출된 것으로 판정한다. 즉, 이 설정값 이상인 경우, 중앙처리장치(220)는 해당 중심점에서 해당 반지름을 갖는 원형이 상기 영상 내에서 탐지된 것으로 판정한다.At this time, the
중앙처리장치(220)는 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하여 상기 탐지된 원형 가운데 동전을 검출한다.The
동전에 해당하는 원을 나타내는 파라미터를 라 할 때, 는 원의 중심점 좌표이고, r은 반지름이다. 하나의 동전에 대해 음영과 동전 문양 때문에 복수 개의 원형 에지들이 생기고, 이들은 원형 허프 변환 적용과정을 통해 모두 다른 원형으로 검출된다. 특히, 하나의 원형 에지 일지라도 원 방정식과 일치하지 않아, 복수 개의 원형으로 검출되는 경우도 있다. 이러한 점들을 감안하면, 하나의 동전에 대해 원의 중심이나 반지름이 다른 n개의 원들이 생기므로, 이들을 처리하여 하나의 원 방정식에 해당하는 파라미터 값을 구하는 후처리 과정이 필요하다.A parameter representing a circle corresponding to a coin In other words, Is the center point coordinate of the circle, and r is the radius. For a single coin, a number of circular edges are created due to shading and coin patterns, which are all detected in different circles through a circular Hough transform application process. In particular, even a single circular edge does not coincide with the original equation, and may be detected as a plurality of circles. Considering these points, since n circles with different radii or centers of circles are generated for one coin, they are processed to calculate the parameter values corresponding to one circle equation A post-processing process is required.
중앙처리장치(220)가 원형 허프 변환을 수행하여 하나의 동전에 대해 검출한 n개의 원을 나타내는 파라미터들의 집합을 C라고 하는 경우, C는 하기 수학식 2로 나타낼 수 있다.When the
이 때 n개의 원들의 중심에 대해 하기 수학식 3을 가정할 수 있다.At this time, the following equation (3) can be assumed for the center of n circles.
여기에서 ρ는 상수이다. 즉 이 가정은 하나의 동전 때문에 생기는 원들은 일정범위 내에 형성된다는 것을 의미한다. 이제 이러한 가정 아래 중앙처리장치(220)가 후처리를 수행하는 과정을 설명한다.Where ρ is a constant. In other words, this assumption means that the circles created by one coin are formed within a certain range. Now, the process of performing the post-processing by the
중앙처리장치(220)는 기준 원형과 원형 허프 변환을 수행하여 하나의 동전에 대해 탐지된 n개의 원을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거한다.The
즉, 중앙처리장치(220)는 후처리 과정의 1단계로 동전에 해당하는 원이 아닌 것들을 제거한다. 이를 위해, 중앙처리장치(220)는 동전에 해당할 확률이 가장 높은 원과 비교해서 중심점의 위치나 반지름 차이가 임계값 이상인 원들을 제거한다. 원이 동전에 해당할 확률은 즉, 해당 반지름 값과 산출된 해당 중심점을 기초로 해당 중심점에서 해당 반지름으로 실제 원형을 이룰 확률에 비례하여 커진다. 따라서, 중앙처리장치(220)는 가장 큰 축적셀 값()을 갖는 파라미터 를 기준 원형으로 삼는다. 이 때, 는 하기 수학식 4로 나타낼 수 있다.That is, the
중앙처리장치(220)는 기준 원형 과 원형 허프 변환을 수행하여 하나의 동전에 대해 탐지된 n개의 원을 비교하여 중심점 위치나 반지름 크기가 각각 임계값 α와 β이상으로 차이가 나는 원들을 집합 C에서 제거하고 새로운 집합 C1을 구성한다. 이를 수학식으로 표시하면 하기 수학식 5로 표현될 수 있다.The
후처리 과정의 1단계로 동전에 해당하는 원이 아닌 것들을 제거한 후, 후처리 과정의 2단계로 중앙처리장치(220)는 제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술 평균하여, 산술 평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 동전으로 검출한다.After the non-circles corresponding to the coins are removed in the first step of the post-processing process, the
즉, 중앙처리장치(220)는 동전을 나타내는 원들로 구성된 집합 C1을 산술 평균하여, 동전에 해당하는 원 을 하기 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.That is, the
원을 나타내는 에지들의 픽셀들이 원 방정식에 완벽하게 일치하는 모양으로 배열되지 않으며, 픽셀들의 좌표가 정수이기 때문에 실제 방정식 값과 차이가 생기는 것을 피할 수 없다는 점을 고려하여, 중앙처리장치(220)는 동전을 나타내는 원들로 구성된 집합 C1을 산술 평균하여, 동전에 해당하는 원 을 수학식 6과 같이 산출한다. 도 3의 (d)는 에지가 탐지된 영상(좌)과 후처리를 통해 해당 영상에서 동전에 해당하는 원을 탐지한 영상(우)을 나타낸다.Considering that the pixels of the edges representing the circle are not arranged in a perfect match with the circular equations and that the coordinates of the pixels are integers, a difference from the actual equation values can not be avoided, so that the central processing unit 220 A set C 1 consisting of circles representing coins is arithmetically averaged, As shown in Equation (6). FIG. 3 (d) shows a video (left) in which an edge is detected (left) and a video (right) in which a circle corresponding to a coin is detected in a corresponding image through a post-process.
중앙처리장치(220)가 후처리를 통해 동전에 해당하는 원을 검출한 후, 중앙처리장치(220)는 검출된 동전의 종류를 식별하고, 식별된 동전의 금액을 합산하여 합산 금액을 산출한다. 일 실시예에서, 중앙처리장치(220)는 기 저장된 동전 종류별 반지름과 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별할 수 있다.After the
예를 들어, 한국의 500원, 100원, 50원 및 10원짜리 동전의 경우 하기 표 1과 같은 반지름의 길이가 미리 스토리지(240)에 저장될 수 있다.For example, in the case of 500 won, 100 won, 50 won and 10 won coins of Korea, the length of the radius as shown in Table 1 below may be stored in the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동전 금액 자동 계산 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for automatically calculating a coin amount according to an embodiment of the present invention.
사용자의 요청에 의해 동전 금액 자동 계산 프로그램이 실행되면, 중앙처리장치(220)는 카메라(120)를 통해 촬영된 영상 또는 스토리지(240)에 저장된 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 분석하여 해당 영상에 포함된 동전의 금액을 자동으로 산출한다.When the coin amount automatic calculation program is executed at the request of the user, the
중앙처리장치(220)는 촬영된 영상 또는 선택된 영상을 그레이스케일 영상으로 변환하고(단계 S410), 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거한다(단계 S420). 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 가우시안 필터를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다.The
노이즈를 제거한 후, 중앙처리장치(220)는 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 에지를 탐지한다(단계 S430). 예를 들어, 중앙처리장치(220)는 캐니 필터를 이용하여 에지를 탐지할 수 있다.After removing the noise, the
에지를 탐지한 후, 중앙처리장치(220)는 탐지된 에지를 기초로 원형 허프 변환(CHT)을 수행하고(단계 S440), 원형 허프 변환된 영상을 후처리하여 해당 영상에 포함된 동전을 검출한다(단계 S450). 일 실시예에서, 후처리를 수행하는 단계는 기준 원형과 상기 탐지된 원형을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거하는 단계 및 제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술평균하여, 산술평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 상기 동전으로 검출하는 단계를 포함한다.After detecting the edge, the
원형 허프 변환을 수행하는 과정과 후처리를 수행하는 과정은 각각 수학식 1과 수학식 2 내지 수학식 6을 통해 설명한 바와 같다.The process of performing the circular Hough transform and the process of performing the post-process are as described in Equation (1) and Equation (2) to Equation (6), respectively.
영상에 포함된 동전이 검출되면, 중앙처리장치(220)는 검출된 동전의 종류를 식별한 후(단계 S460), 식별된 각 동전의 금액을 합산하여 합산된 동전 금액을 자동으로 산출한다(단계 S470). 일 실시예에서, 동전의 종류를 식별하는 단계는 기 저장된 동전 종류별 반지름과 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별한다.
When the coin contained in the image is detected, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동전 금액 자동 산출 방법을 이용하여 식별된 동전을 나타내는 도면이다. 좌측 영상은 원본 영상을 나타내며, 우측 영상은 원본 영상 위에 식별된 동전의 종류에 따른 표식을 표시한 것을 나타낸다. 예를 들어, 500원 동전은 원형, 100원은 사각형, 50원은 일자 직선, 10원은 십자가 모양으로 표시하였다. 도 5를 보면, 본 발명에 따른 동전 금액 자동 산출 방법이 동전의 종류를 정확히 식별하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 5 is a view showing coins identified using the automatic coin amount calculation method according to an embodiment of the present invention. The left image shows the original image, and the right image shows the mark according to the type of the coin identified on the original image. For example, a 500 won coin is shown as a circle, 100 won as a square, 50 won as a straight line, and 10 won as a cross. 5, it can be seen that the method of automatically calculating the amount of coins according to the present invention accurately identifies the type of coins.
도 6은 동전의 배치 형태에 따른 동전 식별 결과를 나타내는 도면이다. 도 6은 동전들의 개수, 위치, 동전 사이의 간격 등 배치를 다양하게 하면서 본 발명에 따른 동전 금액 자동 산출 방법의 식별력을 실험한 결과로서, 동전 사이에 간격이 없을 때에만 인식율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 인접 원 들간의 중복으로 인해 적절한 원 검출이 이뤄지지 않기 때문이다6 is a diagram showing a result of coin identification according to the arrangement type of coins. FIG. 6 is a result of an experiment for discriminating the coin amount automatic calculating method according to the present invention while varying the arrangement such as the number of coins, the position, the interval between coins, and confirming that the recognition rate is reduced only when there is no gap between coins . This is because proper circle detection is not achieved due to overlap between adjacent circles
도 7은 기존 방식의 동전 식별 결과와 본 발명에 따른 동전 식별 결과를 비교하는 도면이다. 도 7의 좌측 영상은 기존 방식에 따른 동전 식별 결과를 나타내며 우측 영상은 본 발명에 따른 동전 식별 결과를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 동전 금액 자동 산출 방법은 원형 허프 변환을 이용함으로써 기존 방식대비 동전 식별력이 향상된 것을 확인할 수 있다. 기존 방식의 경우, 동전 이외의 물체도 동전으로 인식하여 식별력이 떨어진 것을 확인할 수 있다.7 is a view for comparing the coin identification result of the conventional system with the coin identification result of the present invention. The left image of FIG. 7 represents the coin identification result according to the existing system, and the right image represents the coin identification result according to the present invention. Referring to FIG. 7, it can be seen that the method of automatically calculating the amount of coins according to the present invention improves the coin discrimination performance compared to the conventional method by using circular Hough transform. In the conventional method, an object other than a coin is recognized as a coin, so that the discrimination power can be confirmed.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 동전 금액 자동 계산 방법 및 그 시스템으로 구현할 수 있다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, it is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
110 : 컴퓨팅 디바이스
120 : 카메라110: computing device
120: camera
Claims (14)
중앙처리장치;
메모리; 및
동전 금액 자동 계산 프로그램을 저장하고 있는 스토리지를 포함하되,
상기 중앙처리장치는 상기 동전 금액 자동 계산 프로그램을 실행하여
상기 카메라에 의해 촬영된 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 상기 메모리에 로드하고,
상기 메모리에 로드된 영상을 그레이스케일 영상으로 변환하며,
상기 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거하고,
상기 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 영상 내 포함된 객체의 에지를 탐지하며,
상기 에지가 탐지된 영상에 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하고,
상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하여 상기 탐지된 원형 가운데 동전을 검출하며,
상기 검출된 동전의 종류를 식별하고,
상기 식별된 동전의 금액을 합산하여 합산 금액을 산출하는
동전 금액 자동 산출 시스템.A camera for capturing an image;
A central processing unit;
Memory; And
Includes storage that stores a coin amount automatic calculation program,
The central processing unit executes the coin amount automatic calculation program
The image selected by the user among the images photographed by the camera is loaded into the memory,
Converts the image loaded into the memory into a gray scale image,
Filtering the converted gray-scale image to remove noise,
An edge of the object included in the image is detected by filtering the noise-
A circular Huff transform is performed on the edge-detected image to detect a circular shape included in the image,
Transforming the detected circular-shaped coin by post-processing the image subjected to the circular Huff transform,
Identifying a type of the detected coin,
The sum of the identified coins is added to calculate the sum
Automatic calculation system of coin amount.
상기 중앙처리장치는
가우시안 필터를 이용하여 상기 변환된 그레이스케일 영상에서 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The central processing unit
Wherein the noise is removed from the converted gray-scale image using a Gaussian filter.
상기 중앙처리장치는
캐니 필터를 이용하여 상기 노이즈가 제거된 영상에서 객체의 에지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The central processing unit
And the edge of the object is detected in the image from which the noise is removed by using the canny filter.
상기 중앙처리장치는
하기 수학식 1을 통해 상기 추출된 에지의 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출함으로써, 상기 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.
[수학식 1]
여기에서, (x,y)는 픽셀의 좌표값, (i,j)는 원형의 중심점 좌표값, r은 반지름, θ는 각도The method according to claim 1,
The central processing unit
Wherein a circular center included in the image is detected by calculating a center point of a circle including pixel coordinates of the extracted edge through Equation (1): " (1) "
[Equation 1]
Where (x, y) is the coordinate value of the pixel, (i, j) is the center point coordinate value of the circle, r is the radius,
상기 중앙처리장치는
상기 각도(θ)와 반지름(r)을 변경하면서 해당 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출하되, 상기 반지름(r)은 검출대상 동전들의 반지름 범위 내에서 변경하면서 중심점을 산출하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.5. The method of claim 4,
The central processing unit
Calculating a center point of the circle including the pixel coordinates while changing the angle and radius r while calculating the center point while changing the radius r within the radius range of the detection target coins Automatic calculation system of coin amount.
상기 중앙처리장치는
상기 반지름 값과 상기 산출된 적어도 하나 이상의 중심점을 기초로, 해당 중심점에서 해당 반지름으로 실제 원형을 이룰 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.6. The method of claim 5,
The central processing unit
Wherein the probability calculating unit calculates a probability that an actual circle is formed from the center point to the corresponding radius based on the radius value and the calculated at least one center point.
상기 중앙처리장치는
하기 수학식 2를 통해 상기 확률이 설정값 이상인 경우, 해당 중심점에서 해당 반지름을 갖는 원형을 상기 영상 내 포함된 원형으로 탐지하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.
[수학식 2]
여기에서, A(i,j,r)은 중심점 i, j에서 r의 반지름을 갖는 원형을 이룰 확률, k는 설정값The method according to claim 6,
The central processing unit
If the probability is equal to or greater than a predetermined value, detecting a circular shape having a corresponding radius at the corresponding center point as a circular shape included in the image.
&Quot; (2) "
Where A (i, j, r) is the probability of achieving a circle with a radius of r at the center point i, j, k is the probability
상기 중앙처리장치는
기준 원형과 상기 탐지된 원형을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거하고,
제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술평균하여, 산술평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 상기 동전으로 검출하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The central processing unit
And comparing the reference circle and the detected circle to remove a circle whose difference in position and radius between the reference circle and the center point is equal to or greater than the set value,
Arithmetically averages the center point position and the radial value with respect to at least one of the remaining circles removed, and detects a circle having the arithmetic mean center point and the radius as the coin.
상기 중앙처리장치는
상기 탐지된 원형 가운데 실제 원형을 이룰 확률이 가장 높은 원형을 기준 원형으로 선정하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.9. The method of claim 8,
The central processing unit
Wherein a prototype having the highest probability of forming an actual prototype among the detected protoplasts is selected as a reference prototype.
상기 중앙처리장치는
기 저장된 동전 종류별 반지름과 상기 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The central processing unit
Wherein the type of coin is identified by comparing the radius of each coin type and the detected radius of the coin.
카메라에 의해 촬영된 영상 중 사용자에 의해 선택된 영상을 메모리에 로드하는 단계;
중앙처리장치가 상기 메모리에 로드된 영상을 그레이스케일 영상으로 변환하는 단계;
중앙처리장치가 상기 변환된 그레이스케일 영상을 필터링하여 노이즈를 제거하는 단계,
중앙처리장치가 상기 노이즈가 제거된 영상을 필터링하여 영상 내 포함된 객체의 에지를 탐지하는 단계;
중앙처리장치가 상기 에지가 탐지된 영상에 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 단계;
중앙처리장치가 상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하여 상기 탐지된 원형 가운데 동전을 검출하는 단계; 및
중앙처리장치가 상기 검출된 동전의 종류를 식별하고, 상기 식별된 동전의 금액을 합산하여 합산 금액을 산출하는 단계를 포함하는 동전 금액 자동 산출 방법.Executing a coin amount automatic calculation program by a central processing unit;
Loading an image selected by a user among images photographed by a camera into a memory;
Converting the image loaded in the memory into a grayscale image by the central processing unit;
The central processing unit filtering the converted gray-scale image to remove noise,
The central processing unit filtering the noise-removed image to detect an edge of an object included in the image;
The central processing unit performing circular Hough transform on the detected image of the edge to detect a circular shape included in the image;
Processing the image on which the circular Huff transform has been performed to detect the detected middle round coin; And
And the central processing unit identifies the type of the detected coin and adds the amounts of the identified coins to calculate a sum amount.
상기 원형 허프 변환을 수행하여 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 단계는
하기 수학식 3을 통해 상기 추출된 에지의 픽셀좌표가 포함된 원형의 중심점을 산출함으로써, 상기 영상 내 포함된 원형을 탐지하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 방법.
[수학식 3]
여기에서, (x,y)는 픽셀의 좌표값, (i,j)는 원형의 중심점 좌표값, r은 반지름, θ는 각도12. The method of claim 11,
The step of performing the circular Hough transform to detect a circular shape included in the image
And calculating a center point of a circle including the pixel coordinates of the extracted edge through the following expression (3), thereby detecting the original included in the image.
&Quot; (3) "
Where (x, y) is the coordinate value of the pixel, (i, j) is the center point coordinate value of the circle, r is the radius,
상기 상기 원형 허프 변환이 수행된 영상을 후처리하는 단계는
기준 원형과 상기 탐지된 원형을 비교하여, 기준 원형과 중심점의 위치 차이와 반지름의 차이가 설정값 이상인 원형을 제거하는 단계; 및
제거되고 남은 적어도 하나 이상의 원형에 대해 중심점 위치와 반지름 값을 산술평균하여, 산술평균된 중심점과 반지름을 갖는 원형을 상기 동전으로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 방법.12. The method of claim 11,
The step of post-processing the image subjected to the circular Huff transform
Comparing the reference circle with the detected circle, and removing a circle having a difference between a position difference between the reference circle and the center point and a difference between the radii of the reference circle and the center point is equal to or larger than a set value; And
Calculating arithmetic mean of the center point position and the radius value for at least one remaining circle that has been removed, and detecting the circle having the arithmetic mean center point and radius as the coin.
상기 검출된 동전의 종류를 식별하는 단계는
기 저장된 동전 종류별 반지름과 상기 검출된 동전의 반지름을 비교하여 동전의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는 동전 금액 자동 산출 방법.
12. The method of claim 11,
The step of identifying a type of the detected coin
Wherein the type of the coin is identified by comparing the radius of the coin with the radius of the detected coin.
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JPH09178421A (en) * | 1995-12-21 | 1997-07-11 | Omron Corp | Center detection method of picture image data |
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2015
- 2015-01-27 KR KR1020150012933A patent/KR101666839B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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KR101666839B1 (en) | 2016-10-17 |
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