KR20190102115A - Device and method for determining banknote fitness based on deep learning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지폐의 적합을 판단하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 딥 러닝 기반의 지폐 적합을 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for determining the suitability of banknotes, and more particularly to an apparatus and method for determining the suitability of deep learning-based banknotes.
ATM 세계 시장은 선진국의 경우 그 발전 속도가 덜하지만 인도, 중국 등 급속도로 성장하는 국가 덕분에 2015년부터 매년 7.7%의 성장률을 기록하며 2020년에는 219억 달러 규모로 성장이 전망된다. 비록 많은 시장에서 포화 상태에 이르러 연 평균 1%의 성장을 보이지만, 세계적으로는 아직은 발전 가능성이 큰 시장으로 전망한다. 인도의 경우 지난 10년간 급속도로 성장하여 2015년에는 세계 4위 시장으로 급부상했다. 포화 상태에 이른 시장의 경우에도 스마트 ATM등 다양한 기술이 접목된 경우 그 발전 가능성은 더 높을 것으로 전망된다.The global ATM market is developing at a slower pace in developed countries, but is growing at an annual growth rate of 7.7% annually from 2015 thanks to fast-growing countries such as India and China. Although many markets reach saturation and grow at an average annual rate of 1%, they are still expected to develop globally. India has grown rapidly over the past decade and has emerged as the world's fourth largest market in 2015. Even in markets that have reached saturation, the development potential is expected to be higher when various technologies such as smart ATM are combined.
ATM(현금 자동 지급기) 또는 지폐 계수기 등 지폐를 계산하고 분류하는 기계는 지폐의 종류, 위조 감지, 일련번호 인식, 사용 적합 판단 등의 기능을 갖는다. 사용 적합 판단은 얼룩, 찢어짐, 변색 등 지폐의 물리적 조건을 평가하여 사용 가능 여부를 판단하는 과정이다. 이 작업은 지폐의 재순환을 도울 뿐만 아니라 상기 언급된 기계의 처리 속도 및 성능 향상에도 영향을 끼친다. 지폐 적합 판단을 위한 기존의 연구들은 지폐 전체 영역에 대해 검출을 하지만, 주로 지폐 영상의 밝기 특성만을 기반으로 검출하기 때문에 조명 변화, 센서 파장 등에 취약한 기술에 관한 것이다. 이를 보완하기 위해 관심 영역을 세분하게 검출을 하는 기술이 개발되었고, 이는 입력 영상의 크기와 처리 시간 단축의 장점을 가지는 점이 있다. 그러나 기존의 관심 영역을 이용하는 연구는 관심 영역을 수동으로 찾게 되고 관심영역 외의 영역의 오염에 대해서는 취약하다.Machines for counting and sorting bills, such as ATM (cash dispensers) or bill counters, have functions such as bill types, counterfeit detection, serial number recognition, and suitability for use. Determination of suitability for use is a process of evaluating whether or not it is usable by evaluating physical conditions of banknotes such as staining, tearing and discoloration. This not only helps recycle paper money, but also affects the processing speed and performance of the above mentioned machines. Existing studies for banknote suitability detection detect the entire banknote area, but mainly related to technology that is vulnerable to lighting changes, sensor wavelengths, etc., mainly because it detects only the brightness characteristics of the banknote image. In order to compensate for this, a technique of finely detecting a region of interest has been developed, which has advantages of reducing an input image size and processing time. However, existing research using the region of interest finds the region of interest manually and is vulnerable to contamination of regions outside the region of interest.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2005-0075153호에 개시되어 있다.Background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2005-0075153.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 지폐의 사용 적합을 판단하는 지폐 적합 판단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus and method for determining a bill suitability for determining the suitability of the use of bills.
본 발명의 일 측면에 따르면, 지폐 적합 판단 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a banknote conformity determination apparatus is provided.
본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치는 지폐의 입력 영상을 입력 받는 지폐 영상 입력부, 상기 입력 영상에서 지폐 영역을 추출하고, 상기 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화 하여 정규화 영상을 생성하는 라인 이미지 센서; 상기 정규화 영상을 입력 받아 특징 맵을 출력하는 컨벌루션 신경망 및 상기 특징 맵에 따라 사용 적합 정보를 생성하는 지폐 적합 판단부를 포함하는 지폐 적합 판단 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a bill acceptor judging device receives a banknote image input unit that receives an input image of a banknote, a line extracting a banknote region from the input image, and normalizing the banknote region to a predetermined size to generate a normalized image. An image sensor; There is provided a bill conformance determination device including a convolutional neural network for receiving the normalized image and outputting a feature map and a bill conformance determination unit for generating usage suitability information according to the feature map.
상기 컨벌루션 신경망은 5개의 컨벌루션 레이어, 3개의 풀링 레이어 및 3개의 완전 연결 레이어를 포함한 CNN 구조를 이용하되, 각 상기 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 7×7×1, 5×5×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 패딩 수는 0 내지 2 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 1 또는 2이고, 필터의 수는 96, 128 및 256 중 어느 하나이고, 각 상기 풀링 레이어의 커널 사이즈는 3×3×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 2이고, 패딩 수는 0일 수 있다.The convolutional neural network uses a CNN structure including five convolutional layers, three pooling layers, and three fully connected layers, wherein the kernel sizes used in the convolutional layers are 7 × 7 × 1, 5 × 5 × 96, and 3 Any one of × 3 × 128 and 3 × 3 × 256, the padding number is any one of 0 to 2, the number of strides is 1 or 2, the number of filters is any one of 96, 128, and 256, respectively The kernel size of the pooling layer may be any one of 3 × 3 × 96, 3 × 3 × 128, and 3 × 3 × 256, the number of strides may be 2, and the number of padding may be zero.
3개의 상기 완전 연결 레이어는 4096, 2048 및 2개의 특징 맵을 각각 출력하거나, 4096, 2048 및 3개의 특징 맵을 각각 출력할 수 있다.The three fully connected layers may output 4096, 2048, and two feature maps, respectively, or may
상기 컨벌루션 신경망은 최종적으로 3개 또는 2개의 특징 맵을 출력할 수 있다.The convolutional neural network may finally output three or two feature maps.
상기 사용 적합 정보는 상기 컨벌루션 신경망에서 출력하는 특징 맵에 따라 상기 지폐의 사용에 대한 적합, 보통 또는 부적합을 나타내거나, 상기 지폐의 사용에 대한 적합 또는 부적합을 나타내는 정보일 수 있다.The usage suitability information may be information indicating a suitability, normal or inadequate use of the bill, or suitability or incompatibility for the use of the bill according to the feature map output from the convolutional neural network.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 지폐 적합 판단 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a banknote suitability determination method.
본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 방법은 지폐 적합 판단 장치가 지폐의 사용 적합을 판단하는 방법에 있어서, 지폐의 입력 영상을 입력 받는 단계; 상기 입력 영상에서 지폐 영역을 추출하고, 상기 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화 하여 정규화 영상을 생성하는 단계, 컨벌루션 신경망을 통해 상기 정규화 영상을 입력 받아 특징 맵을 출력하는 단계 및 상기 특징 맵에 따라 사용 적합 정보를 생성하는 단계를 포함하는 지폐 적합 판단 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a method for determining a bill suitability includes the steps of: receiving a bill input image of a bill by the apparatus for determining a bill suitability; Extracting a bill region from the input image, normalizing the bill region to a predetermined size, generating a normalized image, receiving the normalized image through a convolutional neural network, and outputting a feature map and using the feature map There is provided a banknote conformance determination method comprising generating conformance information.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 지폐의 입력 방향에 상관 없이 지폐의 사용 적합을 판단할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to determine whether the bill is suitable for use regardless of the input direction of the bill.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자의 개입 없이 지폐의 사용 적합을 판단할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the suitability of the use of the bill without the user's intervention.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 지폐의 모든 영역에 대한 사용 적합을 판단할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the suitability for use of all areas of the bill.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치를 예시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 판별하는 다양한 통화의 지폐에 대한 영상을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 라인 이미지 센서를 통해 입력 영상으로부터 추출한 정규화 영상을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 사용하는 필터를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 지폐가 사용하기에 적합한지 판단하는 과정을 예시한 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 사용 적합 판단의 정확성을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 교차 검증을 위해 사용한 영상의 수를 나타낸 것.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 원화의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 INR의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 USD의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 원화에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 INR에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 USD에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면.1 is a block diagram illustrating an apparatus for determining a bill fit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an image of banknotes of various currencies determined by the banknote conformance determining apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a diagram illustrating a normalized image extracted from an input image by a line image sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a structure of a convolutional neural network used by the device for determining a bill fit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a filter used by the device for determining the bill fits according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of determining whether a banknote is suitable for use by a banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a graph showing the accuracy of the use suitability judgment of the banknote suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the number of images used for cross-validation by the device for determining a bill according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a test result of the use suitability determination on the bill of the original currency of the bill suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a test result of the use suitability determination on the banknote of the INR of the bill suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a test result of the use suitability determination for the banknotes of the USD of the bill suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 is a view comparing the test results of the original currency of the banknote conformity determination apparatus according to an embodiment of the present invention and the test results of the conventional banknote conformity determination apparatus.
13 is a view comparing the test result of the INR of the banknote conformity determination apparatus according to an embodiment of the present invention and the test result of the conventional banknote conformity determination apparatus.
14 is a view comparing the test result of the banknote conformity determination apparatus according to the embodiment of the present invention and the test result of the conventional banknote conformity determination apparatus.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 표현은, 달리 언급하지 않는 한 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and claims are to be interpreted as generally meaning "one or more", unless stated otherwise.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Shall be.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치를 예시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 판별하는 다양한 통화의 지폐에 대한 영상을 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 라인 이미지 센서를 통해 입력 영상으로부터 추출한 정규화 영상을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 이용하는 컨벌루션 신경망의 구조를 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 사용하는 필터를 예시한 도면이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for determining a bill fit according to an embodiment of the present invention, Figure 2 illustrates an image of a bill of various currencies determined by the apparatus for determining a bill fit according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a diagram illustrating a normalized image extracted from an input image by a line image sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a banknote conformity determination according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram illustrating a structure of a convolutional neural network used by the apparatus, and FIG. 5 is a diagram illustrating a filter used by the apparatus for determining a bill fit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치(100)는 지폐 영상 입력부(110), 라인 이미지 센서(120), 컨벌루션 신경망(130) 및 지폐 적합 판단부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the banknote
지폐 영상 입력부(110)는 지폐에 대해 촬영된 영상(이하, 입력 영상이라 지칭)을 입력 받는다. 이 때, 입력 영상은 다양한 통화의 지폐에 대한 영상일 수 있고, 다양한 방향의 지폐에 대한 영상일 수 있다. 예를 들어, 지폐 영상 입력부(110)는 도 2의 210, 220, 230과 같이 원화, INR, USD 등의 다양한 통화의 다양한 지폐에 대한 입력 영상을 받을 수 있다. 지폐 영상 입력부(110)는 입력 영상을 라인 이미지 센서(120)로 전송한다.The bill
라인 이미지 센서(120)는 입력 영상에서 지폐에 해당하는 영역을 추출하고, 추출된 영역을 지정된 크기로 정규화한 정규화 영상을 추출한다. 예를 들어, 라인 이미지 센서(120)는 도 3의 좌측에 예시된 영상들과 같이 지폐의 영역과 지폐 이외의 영역으로 구성된 입력 영상에서 지폐 영역을 추출하고, 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화하여 도 3의 300, 310, 320 및 330과 같이 정규화 영상을 생성할 수 있다. 라인 이미지 센서(120)는 정규화 영상을 컨벌루션 신경망(130)으로 전송한다. The
컨벌루션 신경망(130)은 정규화 영상을 입력 받아 학습된 프로세스를 수행하여 지폐의 사용에 대해 적합, 보통 및 부적합 중 어느 하나로 판단하거나, 지폐의 사용에 대해 적합 또는 부적합으로 판단한다. 도 4를 참조하여 예를 들어, 컨벌루션 신경망(130)은 5개의 컨벌루션 레이어, 3개의 풀링 레이어, 3개의 완전 연결 레이어를 포함한 CNN 구조를 이용할 수 있다. 컨벌루션 신경망(130)의 예를 들면, 제1 컨벌루션 레이어는 55×23×96(너비, 높이 및 채널의 크기)의 입력에 대해 96개의 필터를 이용하여 특징 맵을 생성한다. 컨벌루션 신경망(130)은 예를 들면, 획득된 특징 맵이 제1 컨벌루션 레이어의 ReLU 층 및 CCN 층을 통과한 후 최대 풀링 레이어를 통하여 27×11×96을 출력할 수 있으며, 최대 풀링 레이어는 커널 사이즈 3×3×96, 스트라이드 2일 수 있다. 제1 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 7×7×1이고, 패딩 수는 0이고, 및 스트라이드 수는 2이고, 필터의 수는 96이다. 도 5의 500, 510, 520은 사용되는 필터를 예시한 것이다. 컨벌루션 신경망(130)의 예를 들면, 제2 컨벌루션 레이어는 27×11×128(너비, 높이 및 채널의 크기)의 입력에 대해 128개의 필터를 이용하여 특징 맵을 생성한다. 컨벌루션 신경망(130)은 예를 들면, 획득된 특징 맵이 제2 컨벌루션 레이어의 ReLU 층 및 CCN 층을 통과한 후 최대 풀링 레이어를 통하여 13×5×128을 출력할 수 있으며, 최대 풀링 레이어는 커널 사이즈 3×3×128, 스트라이드 2일 수 있다. 제2 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 5×5×96이고, 패딩 수는 2이고, 및 스트라이드 수는 1이고, 필터의 수는 128이다. 컨벌루션 신경망(130)의 예를 들면, 제3 컨벌루션 레이어는 13×5×256(너비, 높이 및 채널의 크기)의 입력에 대해 256개의 필터를 이용하여 특징 맵을 생성한다. 컨벌루션 신경망(130)은 예를 들면, 획득된 특징 맵이 제3 컨벌루션 레이어의 ReLU 층을 통과한 후 제4 컨벌루션 레이어로 전송된다. 제3 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 3×3×128이고, 패딩 수는 1이고, 및 스트라이드 수는 1이고, 필터의 수는 256이다. 컨벌루션 신경망(130)의 예를 들면, 제4 컨벌루션 레이어는 13×5×256(너비, 높이 및 채널의 크기)의 입력에 대해 256개의 필터를 이용하여 특징 맵을 생성한다. 컨벌루션 신경망(130)은 예를 들면, 획득된 특징 맵이 제4 컨벌루션 레이어의 ReLU 층을 통과한 후 제5 컨벌루션 레이어로 전송된다. 제4 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 3×3×256이고, 패딩 수는 1이고, 및 스트라이드 수는 1이고, 필터의 수는 256이다. 컨벌루션 신경망(130)의 예를 들면, 제5 컨벌루션 레이어는 13×5×128(너비, 높이 및 채널의 크기)의 입력에 대해 128개의 필터를 이용하여 특징 맵을 생성한다. 컨벌루션 신경망(130)은 예를 들면, 획득된 특징 맵이 제2 컨벌루션 레이어의 ReLU 층을 통과한 후 최대 풀링 레이어를 통하여 6×2×128을 출력할 수 있으며, 최대 풀링 레이어는 커널 사이즈 6×2×128, 스트라이드 2일 수 있다. 제5 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 3×3×256이고, 패딩 수는 1이고, 및 스트라이드 수는 1이고, 필터의 수는 128이다. 입력 영상은 5개의 컨벌루션 레이어, 7개의 ReLU 레이어, 2개의 CCN 레이어, 3개의 풀링 레이어, 3개의 완전 연결 레이어를 통해 특징 맵을 최종적으로 출력할 수 있다. The convolutional
이후, 딥 러닝부(132)는 예를 들면, 추가적인 3개의 완전 연결 레이어들을 통하여 4096, 4096, and 2 또는 3의 특징 맵들을 각각 출력할 수 있다. 여기서, 제3의 완전 연결 레이어에서 소프트맥스 함수는 아래 수식 (1)이 이용된다.Thereafter, the deep learning unit 132 may output, for example, feature maps of 4096, 4096, and 2 or 3 through three additional fully connected layers. Here, Equation (1) below is used for the Softmax function in the third fully connected layer.
(1) (One)
여기서, r은 출력 뉴런의 어레이이다.Where r is an array of output neurons.
컨벌루션 신경망(130)은 데이터 오버 피팅에 기인하여 CNN 기반의 인식 시스템에서의 낮은 인식 정확도를 해결하기 위하여 학습 데이터 증가를 이용할 수 있다. The convolutional
컨벌루션 신경망(130)이 최종적으로 출력하는 특징 맵은 지폐의 적합, 보통 및 부적합 중 어느 하나를 나타내거나, 지폐의 사용에 대해 적합 또는 부적합을 나타낼 수 있다. 컨벌루션 신경망(130)은 특징 맵을 지폐 적합 판단부(140)로 전송한다.The feature map that the convolutional
지폐 적합 판단부(140)는 컨벌루션 신경망(130)으로부터 수신한 특징 맵에 따라 지폐의 사용 적합을 나타내는 사용 적합 정보를 생성 및 출력한다. The banknote
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 지폐가 사용하기에 적합한지 판단하는 과정을 예시한 순서도이다. 이하 설명하는 각 단계는 지폐 적합 판단 장치를 구성하는 각 기능부를 통해 수행되는 과정이나 발명의 간결하고 명확한 설명을 위해 각 단계의 주체를 지폐 적합 판단 장치로 통칭하도록 한다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of determining whether a banknote is suitable for use by a banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention. Each step to be described below is to be collectively referred to as the bill fit determination device for the concise and clear description of the process or invention carried out through each functional unit constituting the bill fit determination device.
도 6을 참조하면, 단계 610에서 지폐 적합 판단 장치는 지폐의 입력 영상을 수신한다. 예를 들어, 지폐 적합 판단 장치는 지폐를 가시광선을 통해 촬영하는 촬영 장치로부터 입력 영상을 수신할 수 있다.Referring to FIG. 6, in operation 610, the banknote conformance determining apparatus receives an input image of a banknote. For example, the banknote conformity determining apparatus may receive an input image from a photographing apparatus for photographing a banknote through visible light.
단계 620에서 지폐 적합 판단 장치는 입력 영상에서 지폐에 해당하는 지폐 영역을 추출하고, 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화 하여 정규화 영상을 생성한다. In
단계 630에서 지폐 적합 판단 장치는 컨벌루션 신경망(130)을 통해 정규화 영상에 대한 사용 적합을 나타내는 특징 맵을 생성한다.In
단계 640에서 지폐 적합 판단 장치는 특징 맵에 따라 촬영된 지폐에 대한 사용 적합을 나타내는 사용 적합 정보를 생성 및 출력한다.In
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 사용 적합 판단의 정확성을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치가 교차 검증을 위해 사용한 영상의 수를 나타낸 것이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 원화의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 INR의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 USD의 지폐에 대한 사용 적합 판단의 테스트 결과를 예시한 도면이다.FIG. 7 is a graph showing the accuracy of the use suitability judgment of the banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is the number of images used for the cross-validation by the apparatus for determining the bill conformance according to an embodiment of the present invention. 9 is a view illustrating a test result of the use suitability judgment for the bill of the original currency of the bill suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 10 is a bill suitability according to an embodiment of the present invention Fig. 11 is a diagram illustrating the test result of the use suitability judgment on the banknote of the INR of the determination device, Figure 11 illustrates the test result of the use suitability determination on the USD bill of the banknote suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention Drawing.
도 8에 예시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치에 대해 사용 적합(Fit)에 해당하는 지폐의 입력 영상, 보통(normal)에 해당하는 지폐의 입력 영상, 사용 부적합(Unfit)에 해당하는 지폐의 입력 영상을 컨벌루션 신경망(130)을 학습시킨 뒤, 입력 영상으로 각 적합 여부에 맞는 정확성을 확인하는 테스트를 진행하였다.As illustrated in FIG. 8, the input image of the banknote corresponding to the fit (Fit), the input image of the banknote corresponding to the normal (Fit), unsuitable for use (Unfit) for the banknote suitability determination apparatus according to an embodiment of the present invention After learning the convolutional
이에 지폐 적합 판단 장치는 원화에 대해서 도 7의 700 및 도 9, INR에 대해서 도 7의 710 및 도 10, USD에 대해서 도 7의 720 및 도 11과 같은 정확성을 나타낸다.Accordingly, the banknote conformity determining apparatus exhibits the same accuracy as the 720 and 11 of FIG. 7 with respect to 710 of FIG. 7 and FIG.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 원화에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 INR에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면이고, 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 USD에 대한 테스트 결과와 종래의 지폐 적합 판단 장치와의 테스트 결과를 비교한 도면이다.12 is a view comparing the test results of the original currency of the banknote conformity determination apparatus according to an embodiment of the present invention and the test results of the conventional banknote conformity determination apparatus, Figure 13 is a banknote according to an embodiment of the present invention FIG. 14 illustrates a comparison between a test result of an INR of a suitability determination device and a test result of a conventional banknote suitability determination device, and FIG. 14 illustrates a test result of USD and a conventional banknote suitability determination device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which compared the test result with a banknote conformity judgment apparatus.
도 12에서 예시한 바와 같이 두 종류의 원화에 대해서 지폐의 방향을 4가지 방향으로 설정하여 테스트를 진행하였으며, 종래의 지폐 적합 판단 장치의 평균 정확도가 50% 대에서 80% 대에 불과하나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치는 모든 방향에 대해 90% 대의 높은 정확성을 가진다.As illustrated in FIG. 12, the test was conducted by setting the directions of banknotes in four directions for two kinds of original currency, and the average accuracy of the conventional banknote suitability judgment apparatus was only 50% to 80%, The banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention has a high accuracy of about 90% in all directions.
도 13에서 예시한 바와 같이 여섯 종류의 INR에 대해서 지폐의 방향을 4가지로 방향으로 설정하여 테스트를 진행하였으며, 종래의 지폐 적합 판단 장치의 평균 정확도가 80% 대에서 100%까지로 분포하나 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치는 모든 방향에 대해 99% 이상의 높은 정확성을 가진다.As illustrated in FIG. 13, six different types of INRs were tested by setting the directions of banknotes in four directions, and the average accuracy of the conventional banknote suitability determination device was distributed from 80% to 100%. The banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention has a high accuracy of 99% or more in all directions.
또 14에서 예시한 바와 같이 네 종류의 USD에 대해서 지폐의 방향을 4가지 방향으로 설정하여 테스트를 진행하였으며, 종래의 지폐 적합 판단 장치의 평균 정확도가 70% 대에서 90% 대까지 분포하고 있으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 장치의 전 테스트 결과는 90% 이상을 보여 준다.In addition, as illustrated in 14, four kinds of USD were set in four directions for banknotes in the test, and the average accuracy of the conventional banknote suitability determination device was distributed from 70% to 90%. The previous test result of the banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention shows more than 90%.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 지폐 적합 판단 장치는 각 국의 지폐에 대해서 입력 영상 내에 지폐의 방향에 상관없이 높은 정확도를 가지는 사용 적합 판단을 수행할 수 있다.Therefore, the banknote conformity determining apparatus according to an embodiment of the present invention can perform the use suitability determination having a high accuracy for the bills of each country, regardless of the direction of the bills in the input image.
본 발명의 실시 예에 따른 지폐 적합 판단 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for determining a bill suitable for a bill according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. Computer-readable media may include, alone or in combination with the program instructions, data files, data structures, and the like. The program instructions recorded on the computer readable medium may be those specially designed and constructed for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory and the like. In addition, the above-described medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the embodiments. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
Claims (11)
상기 입력 영상에서 지폐 영역을 추출하고, 상기 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화 하여 정규화 영상을 생성하는 라인 이미지 센서;
상기 정규화 영상을 입력 받아 특징 맵을 출력하는 컨벌루션 신경망; 및
상기 특징 맵에 따라 사용 적합 정보를 생성하는 지폐 적합 판단부를 포함하는 지폐 적합 판단 장치.
A bill image input unit which receives an input image of a bill;
A line image sensor extracting a bill region from the input image and normalizing the bill region to a predetermined size to generate a normalized image;
A convolutional neural network receiving the normalized image and outputting a feature map; And
A banknote conformance determination apparatus comprising a banknote conformity determination portion that generates use conformity information according to the feature map.
상기 컨벌루션 신경망은
5개의 컨벌루션 레이어, 3개의 풀링 레이어 및 3개의 완전 연결 레이어를 포함한 CNN 구조를 이용하되,
각 상기 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 7×7×1, 5×5×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 패딩 수는 0 내지 2 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 1 또는 2이고, 필터의 수는 96, 128 및 256 중 어느 하나이고,
각 상기 풀링 레이어의 커널 사이즈는 3×3×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 2이고, 패딩 수는 0인 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 장치.
The method of claim 1,
The convolutional neural network
Use a CNN structure with five convolutional layers, three pooling layers, and three fully connected layers,
The kernel size used in each of the convolution layers is any one of 7 × 7 × 1, 5 × 5 × 96, 3 × 3 × 128, and 3 × 3 × 256, and the padding number is any one of 0 to 2, and stride The number is 1 or 2, the number of filters is any one of 96, 128, and 256,
The kernel size of each pooling layer is any one of 3 × 3 × 96, 3 × 3 × 128, and 3 × 3 × 256, the number of strides is 2, and the number of padding is 0.
3개의 상기 완전 연결 레이어는 4096, 2048 및 2개의 특징 맵을 각각 출력하거나, 4096, 2048 및 3개의 특징 맵을 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 장치.
The method of claim 2,
And the three fully connected layers output 4096, 2048 and two feature maps respectively, or output 4096, 2048 and three feature maps, respectively.
상기 컨벌루션 신경망은 최종적으로 3개 또는 2개의 특징 맵을 출력하는 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 장치.
The method of claim 3,
And the convolutional neural network finally outputs three or two feature maps.
상기 사용 적합 정보는 상기 컨벌루션 신경망에서 출력하는 특징 맵에 따라 상기 지폐의 사용에 대한 적합, 보통 또는 부적합을 나타내거나, 상기 지폐의 사용에 대한 적합 또는 부적합을 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 장치.
The method of claim 4, wherein
The use suitability information is information indicating the suitability, normal or inadequate for the use of the bill, or the information indicating the suitability or incompatibility for the use of the bill according to the feature map output from the convolutional neural network. Device.
지폐의 입력 영상을 입력 받는 단계;
상기 입력 영상에서 지폐 영역을 추출하고, 상기 지폐 영역을 미리 지정된 크기로 정규화하여 정규화 영상을 생성하는 단계;
컨벌루션 신경망을 통해 상기 정규화 영상을 입력 받아 특징 맵을 출력하는 단계; 및
상기 특징 맵에 따라 사용 적합 정보를 생성하는 단계를 포함하는 지폐 적합 판단 방법.
In the method in which a banknote conformity judgment device judges the use suitability of banknotes,
Receiving an input image of a bill;
Extracting a banknote region from the input image and normalizing the banknote region to a predetermined size to generate a normalized image;
Outputting a feature map by receiving the normalized image through a convolutional neural network; And
And generating usage suitability information according to the feature map.
상기 컨벌루션 신경망은
5개의 컨벌루션 레이어, 3개의 풀링 레이어 및 3개의 완전 연결 레이어를 포함한 CNN 구조를 이용하되,
각 상기 컨벌루션 레이어에서 이용된 커널 사이즈는 7×7×1, 5×5×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 패딩 수는 0 내지 2 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 1 또는 2이고, 필터의 수는 96, 128 및 256 중 어느 하나이고,
각 상기 풀링 레이어의 커널 사이즈는 3×3×96, 3×3×128 및 3×3×256 중 어느 하나이고, 스트라이드 수는 2이고, 패딩 수는 0인 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 방법.
The method of claim 6,
The convolutional neural network
Use a CNN structure with five convolutional layers, three pooling layers, and three fully connected layers,
The kernel size used in each of the convolution layers is any one of 7 × 7 × 1, 5 × 5 × 96, 3 × 3 × 128, and 3 × 3 × 256, and the padding number is any one of 0 to 2, and stride The number is 1 or 2, the number of filters is any one of 96, 128, and 256,
The kernel size of each pooling layer is any one of 3 × 3 × 96, 3 × 3 × 128, and 3 × 3 × 256, the number of strides is 2, and the number of padding is zero.
3개의 상기 완전 연결 레이어는 4096, 2048 및 2개의 특징 맵을 각각 출력하거나, 4096, 2048 및 3개의 특징 맵을 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 방법.
The method of claim 7, wherein
And the three fully connected layers output 4096, 2048 and two feature maps respectively, or output 4096, 2048 and three feature maps, respectively.
상기 컨벌루션 신경망은 최종적으로 3개 또는 2개의 특징 맵을 출력하는 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 방법.
The method of claim 8,
And the convolutional neural network finally outputs three or two feature maps.
상기 사용 적합 정보는 상기 컨벌루션 신경망에서 출력하는 특징 맵에 따라 상기 지폐의 사용에 대한 적합, 보통 또는 부적합을 나타내거나, 상기 지폐의 사용에 대한 적합 또는 부적합을 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 지폐 적합 판단 방법.
The method of claim 9,
The use suitability information is information indicating the suitability, normal or inadequate for the use of the bill, or the information indicating the suitability or incompatibility for the use of the bill according to the feature map output from the convolutional neural network. Way.
A computer program which executes the method of determining a bill suitable for any one of claims 6 to 10 and recorded on a computer-readable recording medium.
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