RU120262U1

RU120262U1 - COMPUTERIZED OPTICAL DOCUMENT READING DEVICE

Info

Publication number: RU120262U1
Application number: RU2012114254/08U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Бондаренко; Александр Вячеславович Гудков; Михаил Леонидович Цибулькин
Original assignee: Александр Викторович Бондаренко; Александр Вячеславович Гудков; Михаил Леонидович Цибулькин
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-09-10

Abstract

Устройство компьютеризированного оптического считывания документов, содержащее зону машиносчитывания документов, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в персональную электронную вычислительную машину, зону обработки изображений машиносчитываемых документов с использованием компьютера и монитора, отличающееся тем, что зона машиносчитывания документа включает блок осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных инфракрасных светодиодов и направленных на машиносчитываемый документ под углом 45°, блок неподвижно закрепленных светофильтров, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров и четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает четыре малогабаритные аналоговые видеокамеры высокого разрешения, оптически связанные с четырьмя малогабаритными объективами высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, а в качестве элемента ввода видеоизображения в персональную электронную вычислительную машину используют устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно, при этом блок светофильтров смонтирован перед блоком объективов, выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, а выход последнего электрически соединен с входом порта USB 2,0 компьютера. A computerized optical document reading device containing a document machine reading zone, a unit for converting optical radiation into a video image, an element for inputting a video image into a personal electronic computer, an image processing zone for machine readable documents using a computer and a monitor, characterized in that the document machine reading zone includes a block of illuminators in the form a line of fixed infrared LEDs and directed at a machine readable document at an angle of 45 °, a block of fixed light filters consisting of four IR transmission filters and four small-size high-resolution lenses with a fixed focal length, a unit for converting optical radiation into a video image includes four small-size analog high-resolution video cameras optically coupled to four compact high-resolution fixed focal length lenses, and an element for inputting video into a personal electronic computer uses a video capture device with a USB 2.0 interface, which has four analog video inputs, switchable by software, while the filter unit is mounted in front of the lens unit, the output of each video camera is electrically connected to the input of the video capture device with a USB 2.0 interface , and the output of the latter is electrically connected to the input of the USB 2.0 port of the computer.

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно, к устройству компьютеризированной оптической обработки документов, и предназначено для считывания и распознавания графической и текстовой информации (знаков и образов из документов) и может быть использовано для идентификации экспертизы документов, как паспортов, водительских удостоверений, технических и транспортных документов, выездных виз, банкнот и прочих ценных бумаг, а также для определения качества изготовления указанных документов и для экспертно-криминалистических исследований с целью контроля их подлинности.The utility model relates to the field of instrumentation, namely, to a device for computerized optical processing of documents, and is intended for reading and recognition of graphic and text information (characters and images from documents) and can be used to identify the examination of documents, such as passports, driver’s licenses, technical and transport documents, exit visas, banknotes and other securities, as well as to determine the quality of production of these documents and for forensic experts research to verify their authenticity.

Известен мобильный аппаратно-программный комплекс 83Х3 производства фирмы «Регула» Республика Беларусь (http://www.regula.ws/index/php?ml=ru&id=2). Устройство позволяет считывать изображения документа в белом и инфракрасном сете (870 нм) с оптическим разрешением до 250 dpi (изображение целой страницы документа), осуществлять распознавание информации из машиночитаемой зоны документа, определять тип документа и получать данные с RFID-микросхемы. Недостатком этого устройства является низкое оптическое разрешение прибора, что негативно отражается на качестве считывания документов.The well-known mobile hardware-software complex 83X3 manufactured by Regula, Republic of Belarus (http://www.regula.ws/index/php?ml=en&id=2). The device allows you to read images of a document in a white and infrared network (870 nm) with an optical resolution of up to 250 dpi (image of a whole page of a document), perform recognition of information from a machine-readable area of a document, determine the type of document and receive data from an RFID chip. The disadvantage of this device is the low optical resolution of the device, which negatively affects the quality of reading documents.

Известно устройство Kiosk ePassport Reader фирмы 3М, которое имеет по сравнению с вышеуказанным аналогом более высокое разрешение, позволяющее получать полные изображения документов в различных спектральных диапазонах освещения с разрешением до 416 dpi, а также ID-450 фирмы AsureTec с разрешением до 400 dpi (http://www.assuretec.com/index.php/products/hardware-new/). Недостатком устройства то, что оно не является мобильным, а предназначен для функционирования в составе стационарной системы безопасности, причем все функции по распознаванию MRZ, выделению портрета и других объектов из изображения, взаимодействию с базой данных возложены на управляющий компьютер, связанный с устройством проводным USB интерфейсом.Known device Kiosk ePassport Reader company 3M, which has a higher resolution compared to the above counterpart, which allows to obtain complete images of documents in various spectral lighting ranges with a resolution of up to 416 dpi, as well as ID-450 company AsureTec with a resolution of up to 400 dpi (http: //www.assuretec.com/index.php/products/hardware-new/). The disadvantage of the device is that it is not mobile, but is designed to function as part of a stationary security system, and all the functions of recognizing MRZ, extracting a portrait and other objects from an image, interacting with a database are assigned to the control computer connected to the device with a wired USB interface .

Из патентной информации известно устройство считывания документов, с возможностью контроля их подлинности, включающее монитор и электрически связанные с ним видеокамеру и инфракрасный излучатель в виде кластеров из инфракрасных светодиодов и приемник отраженного излучения, при этом последние элементы устройства установлены коаксиально-коллинеарно под углом к вертикальной оси (RU, №15040 U1, кл. G07D 7/00, 2000 г.) Указанное устройство не нашло широкого применения, поскольку оно не обеспечивает равномерного освещения контролируемой страницы объекта считывания, в результате чего получающееся изображение имеет искажения.From patent information, a document reader is known with the ability to verify their authenticity, including a monitor and an electrically connected video camera and an infrared emitter in the form of clusters of infrared LEDs and a reflected radiation receiver, while the latter elements of the device are installed coaxially collinearly at an angle to the vertical axis (RU, No. 15040 U1, class G07D 7/00, 2000) This device has not been widely used because it does not provide uniform illumination of the controlled page KTA read, whereby the resulting image is distorted.

Известно устройство для считывания графической и текстовой информации, содержащее источник излучения, световод, выполненный в виде оптически прозрачной плоскопараллельной пластины и имеющий участок оптически связанный с носителем информации и фотоприемник - линейку фотоприемных элементов подключенных к аналого-цифровому преобразователю (RU, патент №2237282 C2, G06K 7/10, 2004 г.). Недостатками указанного устройства являются нелинейность спроецированного на линейку фотоприемных элементов изображения, считываемого участка носителя, вследствие его «бочкообразного» искажения у кромки рабочего поля линзы и, кроме того, ограниченное поле зрения устройства и необходимость сканирования находящейся на носителе информации.A device for reading graphic and textual information containing a radiation source, a light guide made in the form of an optically transparent plane-parallel plate and having a section optically connected to the information carrier and a photodetector - a line of photodetector elements connected to an analog-to-digital converter (RU Patent No. 2237282 C2, G06K 7/10, 2004). The disadvantages of this device are the nonlinearity of the projected image of the media read onto the line of photodetector elements due to its “barrel-shaped” distortion at the edge of the lens’s working field and, in addition, the limited field of view of the device and the need to scan the information on the medium.

Наиболее близким аналогом-прототипом заявленного устройства компьютеризированного оптического считывания документов признано устройство того же назначения описанное в патенте RU №2229744 C2, МПК: G06K 9/58, 20.10.2003 г.The closest analogue prototype of the claimed device for computerized optical reading of documents is recognized as a device of the same purpose described in patent RU No. 2229744 C2, IPC: G06K 9/58, 10.20.2003,

Указанное известное устройство компьютеризированного оптического считывания документов содержит зону машиносчитывания документов с блоком осветителей, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в ПВЭМ и зону обработки изображений машиносчитываемых документов, при этом блок осветлителей зоны машиносчитывания документов включает галогенный осветитель со сменными выходными оптическими фильтрами, ультрафиолетовый осветитель диапазона A, ультрафиолетовый осветитель диапазона C, верхний инфракрасный (ИК) осветитель, комплект выносных осветителей видимого и ПК диапазонов, нижний осветитель видимого диапазона, нижний осветитель ИК диапазона, набор входных оптических фильтров на подвижной каретке и объектив большого размера с переменным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает телекамеру, оптически соединенную с объективом с переменным фокусным расстоянием, а зона обработки изображений машиносчитываемых документов включает встроенный видеомонитор, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), панель управления и блок программного обеспечения обработки и архивирования изображений.Said known computer-aided optical document reading device comprises a document machine reading zone with a light unit, an optical radiation to video image converting unit, a video image input element in a PEM and an image processing area of machine readable documents, while the lightening unit of the document machine reading zone includes a halogen light source with interchangeable output optical filters, range A ultraviolet illuminator, range C ultraviolet illuminator, ver X-ray infrared (IR) illuminator, a set of external visible and PC illuminators, a lower visible illuminator, a lower IR illuminator, a set of input optical filters on a movable carriage and a large zoom lens with a variable focal length, the unit for converting optical radiation into a video image includes a television camera, optically connected to a zoom lens, and the image processing area of machine-readable documents includes an integrated video monitor, a personal electronic computer (PC), the control panel unit and the software processing and archiving images.

К недостаткам прототипа относятся: сравнительно низкое реальное оптическое разрешение и соответственно четкость изображения; устройство крупногабаритное и его трудно использовать в мобильном варианте; оно дорогое, сложно в изготовлении и имеет высокое энергопотребление.The disadvantages of the prototype include: a relatively low real optical resolution and, accordingly, the clarity of the image; the device is large and difficult to use in a mobile version; it is expensive, difficult to manufacture and has high energy consumption.

Задачей полезной модели является создание устройства считывания документа, обеспечивающего получение изображения машиносчитываемой зоны документов с высокой разрешающей способностью (500 dpi) в спектральном диапазоне B 900 и, кроме того, создание устройства с возможностью использования его в мобильном варианте.The objective of the utility model is to create a document reader that provides images of a machine-readable zone of documents with high resolution (500 dpi) in the spectral range of B 900 and, in addition, the creation of a device with the possibility of using it in a mobile version.

Технический результат полезной модели заключается в повышении точности опознавания документов, в упрощении конструкции и в снижении затрат на его изготовление.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of identification of documents, to simplify the design and to reduce the cost of its manufacture.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве компьютеризированного оптического считывания документов, содержащее зону машиносчитывания документов, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в ПВЭМ и зону обработки изображений машиносчитываемых документов с использованием компьютера и монитора, зона машиносчитывания документа включает блок осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ИК светодиодов, направленных на машиносчитываемый документ под углом 45 град., блок неподвижно закрепленных светофильтров, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров и четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает четыре малогабаритные аналоговые видеокамеры высокого разрешения, оптически связанные с четырьмя малогабаритными объективами высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, а в качестве элемента ввода видеоизображения в ПЭВМ используют устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно, при этом выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, выход которого электрически соединен с входом порта USB 2.0 компьютера, причем блок светофильтров смонтирован перед блоком объективов.These technical results are achieved by the fact that in the known computer-aided optical document reading device comprising a machine-readable document area, an optical radiation to video image converting unit, a video image input element in the FEM and an image processing area of machine-readable documents using a computer and a monitor, the document machine-readout area includes a light unit in the form of a line of fixed IR LEDs aimed at a machine-readable document t at an angle of 45 degrees., a block of fixed filters, consisting of four IR transmission filters and four small-sized high-resolution lenses with a constant focal length, the node converting optical radiation into a video image includes four small-sized analog high-resolution video cameras, optically coupled to four small-sized high-resolution lenses permissions with a constant focal length, and as a video input element in a PC, a video capture device is used a grip with a USB 2.0 interface, which has four analog video inputs that can be switched programmatically, the output of each camcorder is electrically connected to the input of a video capture device with a USB 2.0 interface, the output of which is electrically connected to the input of a USB 2.0 port on a computer, and the filter block is mounted in front of lens unit.

Полезная модель иллюстрируется рисунком на фиг.1, где схематично представлены составляющие конструктивные элементы заявленного устройства компьютеризированного оптического считывания документов.The utility model is illustrated in the figure in Fig. 1, which schematically presents the constituent structural elements of the claimed device for computerized optical reading of documents.

Заявленное устройство включает: 1- блок осветителей из ИК светодиодов; 2 - рабочая область для машиносчитываемого документа; 3 - блок светофильтров из четырех Ик пропускающих фильтров; 4 - блок объективов из четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием; 5 - блок видеокамер из четырех аналоговых видеокамер высокого разрешения; 6 - устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0; 7 - компьютер (ноутбук).The claimed device includes: 1 - a block of illuminators from IR LEDs; 2 - workspace for machine-readable document; 3 - block filters of four IR transmitting filters; 4 - a block of lenses from four small-sized high-resolution lenses with a constant focal length; 5 - a block of video cameras from four high-resolution analog video cameras; 6 - a video capture device with a USB 2.0 interface; 7 - computer (laptop).

Заявленная полезная модель устройства позволяет получить следующие характеристики печати: контрастный сигнал печати (КСП) 80%; минимальный КСП; максимальный КСП; средний КСП; коэффициент вариации контраста (КВК); площадь дефектов - пустот внутри минимального предельного контура знака (ПКЗ); площадь дефектов - пятен вне максимального ПКЗ; КСП края черты; наклон знака машиносчитываемой зоны (МСЗ); расстояние между знаками МСЗ; вертикальное смещение знаков в строке; расстояние между строками МСЗ; шаг строк МСЗ; толщину штриха печати; наклон строк МСЗ.The claimed utility model of the device allows to obtain the following printing characteristics: contrast printing signal (PCB) 80%; minimum PCB; maximum PCB; medium PCB; coefficient of variation of contrast (CVK); area of defects - voids within the minimum limit contour of the sign (PCZ); the area of defects - spots outside the maximum SCZ; PCB edge features; slope of the machine readable zone (MRZ) sign; distance between signs MSZ; vertical shift of characters in a line; distance between MRZ lines; MRZ line pitch; print stroke thickness; slope lines MRZ.

Функционирование устройства компьютеризированного оптического считывания документов следующее.The operation of a computerized optical document reader is as follows.

Зона машиносчитывания документа 2 подсвечивается блоком 1 осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ПК светодиодов с направлением к документу под углом 45 град. Блок светофильтров 3, состоящий из четырех Ик пропускающих фильтров, установлен перед блоком объективов 4. Блок объективов, состоящий из четырех объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, оптически связан с блоком видеокамер 5. Входное изображение с четырех аналоговых видеокамер 5 поступает в устройство 6 видеозахвата, которое имеет четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно. Выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства 6 видеозахвата с интерфейсом USB 2.0., а выход устройства видеозахвата 6 электрически соединен с входом порта USB 2.0 компьютера 7.The machine read zone of document 2 is highlighted by the illuminator unit 1 in the form of a line of fixedly mounted PC LEDs with a direction to the document at an angle of 45 degrees. A filter block 3, consisting of four infrared transmission filters, is mounted in front of the lens assembly 4. A lens assembly, consisting of four high-resolution lenses with a constant focal length, is optically coupled to the camcorder assembly 5. An input image from four analog video cameras 5 is input to the video capture device 6 , which has four analog video inputs switchable by software. The output of each video camera is electrically connected to the input of the video capture device 6 with the USB 2.0 interface, and the output of the video capture device 6 is electrically connected to the input of the USB 2.0 port of computer 7.

Устройство 6 видеозахвата не объединяет видеосигналы с разных видеокамер 5, а осуществляет преобразование видеосигнала из аналоговой в цифровую форму и его ввод (с каждой видеокамеры) в компьютер 7. Переключение между 4-мя видеовходами устройства видеозахвата 6 осуществляется программно, т.е. с помощью специальной программы заложенной в компьютер 7. Далее, полученные четыре изображения «сшиваются» и обрабатываются на компьютере 7, где вычисляются перечисленные выше характеристики печати, после чего дается заключение о соответствии исследованного документа требованиям международного стандарта ИСО 1831-1980 /E/.The video capture device 6 does not combine video signals from different video cameras 5, but converts the video signal from analog to digital and input it (from each video camera) into computer 7. Switching between 4 video inputs of video capture device 6 is carried out programmatically, i.e. using a special program embedded in computer 7. Next, the four images obtained are “stitched” and processed on computer 7, where the printing characteristics listed above are calculated, and then a conclusion is given on the compliance of the document with the requirements of the international standard ISO 1831-1980 / E /.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

На предметное стекло рабочей области 2 (размеры: 135×27 мм), которое расположено на расстоянии 235 мм от фокальной плоскости видеокамер 5, помещают машиносчитываемый документ, например, паспорт или виза, со штриховой надписью вниз.A machine-readable document, for example, a passport or a visa, with a bar text down, is placed on a glass slide of the working area 2 (dimensions: 135 × 27 mm), which is located at a distance of 235 mm from the focal plane of the cameras 5.

Рабочую область 2 подсвечивают блоком 1 осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ИК светодиодов, причем блок осветителей установлен таким образом, что его поток направлен к машиносчитываемому документу под углом 45 град. Блок неподвижно закрепленных светофильтров 3, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров, «обрезают» видимую часть спектра, тем самым улучшая качество входного изображения. Блок светофильтров 3 установлен перед блоком 4 объективов, включающим четыре малогабаритных объектива высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием. Узел преобразования оптического излучения в видеоизображение представляет собой блок из четырех малогабаритных аналоговых видеокамер 5 (VBI-731). Входное изображение с четырех аналоговых видеокамер 5, поступает на устройство видеозахвата 6 с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно. Время переключения, с учетом стабилизации автоматической регулировки усиления (АРУ) не превышает 100 мс. Устройство видеозахвата 6 используют для ввода видеосигнала в компьютер 7 (ноутбук) с использованием скоростного интерфейса USB 2.0. Компьютер 7 осуществляет обработку изображений машиносчитываемой зоны документов с помощью разработанной программы. Габаритные размеры заявленного устройства составляют: 160×150×250 мм.The working area 2 is highlighted by the illuminator unit 1 in the form of a line of fixed IR LEDs, the illuminator unit being installed in such a way that its flow is directed towards the machine-readable document at an angle of 45 degrees. A block of fixedly mounted light filters 3, consisting of four IR transmission filters, “cut off” the visible part of the spectrum, thereby improving the quality of the input image. A filter block 3 is installed in front of a block of 4 lenses, including four small-sized high-resolution lenses with a constant focal length. The unit for converting optical radiation into a video image is a block of four small-sized analog video cameras 5 (VBI-731). The input image from four analog video cameras 5 is fed to a video capture device 6 with a USB 2.0 interface, which has four analog video inputs that can be switched programmatically. Switching time, taking into account the stabilization of automatic gain control (AGC) does not exceed 100 ms. The video capture device 6 is used to input a video signal into a computer 7 (laptop) using a high-speed USB 2.0 interface. Computer 7 implements image processing machine-readable zone documents using the developed program. The overall dimensions of the claimed device are: 160 × 150 × 250 mm.

Хранение изображений с зоны машиносчитывания документов, а так же заключений о соответствии исследуемых документов требованиям международного стандарта осуществляют на жестком диске компьютера.Images from the machine read zone of documents, as well as conclusions on the compliance of the documents under study with the requirements of the international standard, are stored on the computer's hard drive.

Заявленная полезная модель по сравнению с устройством по прототипу позволяет повысить точность опознавания документов (разрешающая способностью 500 dpi в спектральном диапазоне В 900). Устройство можно использовать в мобильном варианте, оно проще, а его изготовление не требует больших финансовых затрат.The claimed utility model in comparison with the prototype device allows to increase the accuracy of document recognition (resolution 500 dpi in the spectral range of 900). The device can be used in a mobile version, it is simpler, and its manufacture does not require large financial costs.

Claims

A computerized optical document reading device comprising a machine-readable document area, an optical radiation to video image converting unit, a video input element into a personal electronic computer, an image processing area of machine-readable documents using a computer and a monitor, characterized in that the document-readable area includes a light unit in the form line of fixed infrared LEDs and aimed at machine readable the document at an angle of 45 °, a block of fixed filters, consisting of four IR transmission filters and four small-sized high-resolution lenses with a constant focal length, the node converting optical radiation into a video image includes four small-sized analog high-resolution video cameras, optically coupled to four small-sized high-resolution lenses permissions with a constant focal length, and as an element for inputting a video image into a personal electronic subtraction The simulator uses a USB 2.0 video capture device with four analog video inputs that can be switched programmatically, with the filter block mounted in front of the lens block, the output of each video camera electrically connected to the input of the video capture device with USB 2.0 interface, and the output of the latter electrically connected with a USB 2.0 port input on a computer.