WO2009096535A1

WO2009096535A1 - 紙葉類識別装置、及び紙葉類識別方法

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Publication number: WO2009096535A1
Application number: PCT/JP2009/051599
Authority: WO
Inventors: Kunihiro Manabe
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Filing date: 2009-01-30
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Abstract

　紙幣に形成された透かしに折れ目等が生じていても、精度良く真贋の識別が可能な紙幣識別装置を提供する。　紙幣識別装置は、紙幣読取手段８と、紙幣読取手段８で読取った透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に変換する変換部２３２と、変換部２３２で変換された画素毎の透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、透かし画像全面の平均濃度値に近似ないしは一致するように、各画素の濃度値を補正する画像補正処理部２３１と、比較基準となる基準透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に記憶した基準データ記憶部２３３と、画像補正処理部２３１で補正された画像を、基準データ記憶部２３３に記憶された基準透かし画像と比較し、真贋を識別する識別処理部２３５とを有する。

Description

紙葉類識別装置、及び紙葉類識別方法

　本発明は、紙幣、商品券、クーポン券等（以下、これらを紙葉類と総称する）の真贋を識別する紙葉類識別装置、及び紙葉類識別方法に関する。

　一般的に、紙葉類の一態様である紙幣を取扱う紙幣処理装置は、利用者によって紙幣挿入口から挿入された紙幣の真贋を識別し、真正と識別された紙幣価値に応じて、各種の商品やサービスを提供するサービス機器、例えば遊技場に設置されている遊技媒体貸出機、或いは、公共の場に設置されている自動販売機や券売機等に組み込まれている。

　通常、紙幣の真贋の識別は、紙幣挿入口に連続して設けられる紙幣搬送路に設置された紙幣識別装置によって行われるようになっており、紙幣搬送路を移動する紙幣に対して光を照射し、その透過光や反射光を受光センサで受光し、この受光データを正規のデータと比較することで真贋を識別する。

　ところで、紙幣には、偽造を防止するために様々な工夫が施されており、その一つとして、特殊な手法により凹凸のある人物像による透かしを形成したり、或いは、触感で真偽判別可能な漉き入れマークを形成することが行われている（以下、紙幣に形成される透かしや漉き入れを「透かし」と総称する）。このような透かしは、紙幣の識別精度を向上する上で真贋識別対象領域として利用されることがあり、例えば、特許文献１には、透かしに赤外線や可視光を照射し、その透過光や反射光を取得することで、紙幣の真偽を識別する紙幣鑑別装置が開示されている。

　また、この特許文献１には、紙幣挿入口に挿入された紙幣に皺があることを考慮して、紙幣を押圧する押圧部を設置しておき、紙幣を押圧部でプレスすることで紙幣の皺を引き伸ばし、真贋の識別精度を向上する技術が開示されている。　　
特開２００６－２８５７７５号公報

　上記したように、紙幣の透かし部分を利用することで、紙幣の真贋の識別精度は向上するものと考えられるが、通常、紙幣は、財布等に収納されると、二つ折りにされることが多く、この部分に透かし領域が形成されていると、折れ目の影響を受けてしまい、真贋の識別精度が低下する可能性がある。この場合、上記した特許文献１に開示されているように、紙幣を押圧部でプレスしても充分に皺が除去されていない可能性がある。

　紙葉類に形成された透かしに折れ目等が生じていても、精度良く真贋の識別が可能な紙葉類識別装置、及び紙葉類識別方法を提供する。

　本発明において、紙葉類識別装置は、紙葉類に形成された透かし画像の読取りを行う読取手段と、前記読取手段で読取った透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に変換する変換部と、前記変換部で変換された画素毎の透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値に近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値を補正する透かし画像補正処理部と、比較基準となる基準透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に記憶した記憶部と、前記透かし画像補正処理部で補正された画像を、前記記憶部に記憶された基準透かし画像と比較し、真贋を識別する識別処理部と、を有する。本発明の更なる特徴、性質、及び種々の有利な点は、添付する図面及び以下の好ましい実施例の記述からより明らかになるであろう。

紙葉類識別装置である紙幣識別装置の一例を示す図であり、全体構成を示す斜視図。開閉部材を装置本体の本体フレームに対して開いた状態を示す斜視図。挿入口から挿入される紙幣の搬送経路を概略的に示した右側面図。紙幣読取手段における発光部の点灯制御を示しており、紙幣を読取る際の発光部の点灯制御を示すタイミングチャート。紙幣識別装置の動作を制御する制御手段の構成を示すブロック図。紙幣の真贋判定処理動作を説明するフローチャート。折れ目がついた紙幣の構成を示す図。折れ目がついた紙幣から得られる色情報を含む画素の配列を示す図。折れ目が補正された紙幣の構成を示す図。折れ目を除去すべく、補正処理された色情報を含む画素の配列を示す図。

符号の説明

　　１　紙幣処理装置

　　２　装置本体

　　３　紙幣搬送路

　　５　紙幣挿入口

　　８　紙幣読取手段

　　１０　スキュー補正機構

　　８０　発光ユニット

　　８０ａ　第１発光部

　　８１　受発光ユニット

　　８１ａ　受光部

　　８１ｂ　第２発光部　　２００　制御手段

　以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

　図１から図３は、本発明に係る紙葉類識別装置を紙幣識別装置に適用した例を示す図であり、図１は、全体構成を示す斜視図、図２は、開閉部材を装置本体の本体フレームに対して開いた状態を示す斜視図、そして、図３は、挿入口から挿入される紙幣の搬送経路を概略的に示した右側面図である。

　本実施形態の紙幣識別装置１は、例えば、スロットマシン等の各種の遊技機に組み込み可能に構成されており、装置本体２と、この装置本体２に設けられ、多数の紙幣などを積層、収容することが可能な収容部（収容スタッカ；金庫）１００とを備えている。この収容部１００は、装置本体２に対して着脱可能であっても良く、例えば、図示されていないロック機構が解除された状態で、前面に設けられた取っ手１０１を引くことで、装置本体２から取り外すことが可能となっている。

　前記装置本体２は、図２に示すように、本体フレーム２Ａと、本体フレーム２Ａに対して一端部を回動中心として開閉されるように構成された開閉部材２Ｂとを有している。そして、これら本体フレーム２Ａ及び開閉部材２Ｂは、図３に示すように、開閉部材２Ｂを本体フレーム２Ａに対して閉じた際、両者の対向部分に紙幣が搬送される隙間（紙幣搬送路３）が形成されると共に、両者の前面露出側に、前記紙幣搬送路３に一致するようにして、紙幣挿入口５が形成されるよう構成されている。なお、前記紙幣挿入口５は、紙幣の短い辺側から装置本体２の内部に挿入できるようにスリット状の開口となっている。

　また、前記装置本体２内には、前記紙幣搬送路３に沿って、紙幣を搬送する紙幣搬送機構と、紙幣挿入口５に挿入された紙幣を検知する挿入検知センサ７と、挿入検知センサ７の下流側に設置され、搬送状態にある紙幣の情報を読取る紙幣読取手段８と、この紙幣読取手段８に対して、紙幣を正確に位置決めして搬送するスキュー補正機構１０とが設けられている。

　以下、上記した各構成部材について、詳細に説明する。前記紙幣搬送路３は、紙幣挿入口５から奥側に向けて延出しており、その下流側には、紙幣収容部１００に紙幣を排出する排出口３ａが形成されている。

　前記紙幣搬送機構は、紙幣挿入口５から挿入された紙幣を挿入方向に沿って搬送可能にすると共に、挿入状態にある紙幣を紙幣挿入口５に向けて差し戻し搬送可能とする機構である。この紙幣搬送機構は、装置本体２内に設置された駆動源であるモータ１３（図５参照）と、このモータ１３によって回転駆動され、紙幣搬送路３に紙幣搬送方向に沿って所定間隔おいて配設される搬送ローラ対（１４Ａ，１４Ｂ）、（１５Ａ，１５Ｂ）、（１６Ａ，１６Ｂ）、及び（１７Ａ，１７Ｂ）を備えている。

　前記搬送ローラ対は、紙幣搬送路３に一部が露出するように設置されて、いずれも紙幣搬送路３の下側に設置される搬送ローラ１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ及び１７Ｂがモータ１３によって駆動されるローラとなっており、上側に設置される搬送ローラ１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ及び１７Ａが、これらのローラに対して従動するピンチローラとなっている。なお、紙幣挿入口５から挿入された紙幣を最初に挟持して奥側に搬送する搬送ローラ対（１４Ａ，１４Ｂ）は、図２に示すように、紙幣搬送路３の中心位置に１箇所設置されており、その下流側に順次配置される搬送ローラ対（１５Ａ，１５Ｂ）、（１６Ａ，１６Ｂ）、及び（１７Ａ，１７Ｂ）については、紙幣搬送路３の幅方向に沿って、所定間隔をおいて２箇所設置されている。

　また、上記した紙幣挿入口５の近傍に配置される搬送ローラ対（１４Ａ，１４Ｂ）については、通常は、上側の搬送ローラ１４Ａが下側の搬送ローラ１４Ｂから離間した状態となっており、紙幣の挿入が挿入検知センサ７によって検知されると、上側の搬送ローラ１４Ａが下側の搬送ローラ１４Ｂに向けて駆動され、挿入された紙幣を挟持するようになっている。

　また、前記スキュー補正機構１０は、スキューの補正を果たす左右一対の可動片１０Ａ（片側のみ図示）を備えており、スキュー補正機構用のモータ４０を駆動することで、左右一対の可動片１０Ａを接近するように移動させ、これにより、紙幣に対するスキューの補正処理が成される。

　前記挿入検知センサ７は、紙幣挿入口５に挿入された紙幣を検知した際に検知信号を発生するものであり、この検知信号が発せられると、前記モータ１３が正転駆動され、紙幣を挿入方向に向けて搬送する。本実施形態の挿入検知センサ７は、搬送ローラ対（１４Ａ，１４Ｂ）と、スキュー補正機構１０との間に設置されており、光学式のセンサ、例えば、回帰反射型フォトセンサによって構成されているが、それ以外にも、機械式のセンサによって構成されていても良い。

　前記紙幣読取手段８は、スキュー補正機構１０によってスキューが補正された状態で搬送される紙幣について、その紙幣情報を読取り、その有効性（真贋）を識別する。本実施形態では、紙幣読取手段８は、搬送される紙幣の両面側から光を照射し、その透過光と反射光を受光素子で検知することで読取を行うラインセンサを備えた構成になっている。

　本実施形態における真贋識別処理は、その識別精度を高めるように、上記した紙幣読取手段８を利用して、搬送される紙幣の印刷部分に光を照射し、その透過光及び反射光を受光して、印刷部分における特徴点（識別の対象とされる特徴点の領域、及び、その抽出の仕方については任意である）が真正のものと一致するか否かを識別する構成となっている。

　そして、本発明では、このような真贋識別処理を実行するに際し、紙幣に形成された透かし部分についても、真贋判定における識別対象領域としており、後述するように、紙幣読取手段８で読取った透かし部分における紙幣情報を、二次元画像にして真贋判定を行うようにしている。すなわち、透かし部分については、紙幣の偽造を防止する一つの手段として、特徴付けされている部分であることから、このような透かし領域について二次元画像を取得し、これを真券の紙幣の透かし部分のデータと比較することで、その識別精度をより向上することが可能となる。

　また、真正の紙幣には、照射する光の波長（例えば、可視光や赤外光）によって、取得される画像データが異なる領域があることから、本実施形態では、この点に着目し、複数の光源によって異なる波長（本実施形態では、赤色光及び赤外光を照射する）の光を紙幣に照射し、その透過光と反射光を検出することで、真贋の識別精度をより高めるようにしている。すなわち、赤色光と赤外光では、波長が異なることから、波長の異なる複数の光による透過光データや反射光データを紙幣の真贋判定に用いると、真券と偽札との特定領域を通過する透過光や特定領域から反射する反射光では、透過率、反射率がそれぞれ異なるという性質がある。このため、複数の波長の光源を用いることで、紙幣の真贋の識別精度をより高めるようにしている。

　なお、具体的な紙幣の真贋識別方法については、紙幣に照射する光の波長や照射領域により、様々な受光データ（透過光データ、反射光データ）を取得できるため、詳細に説明しないが、例えば、紙幣の透かし領域では、異なる波長の光でその領域の画像を見た場合、画像が大きく異なって見えることから、この部分を特定領域とし、当該特定領域における透過光データや反射光データを取得して、予め記憶手段（ＲＯＭ）に記憶してある真券の同じ特定領域における正規データと比較して、識別対象となる紙幣が真券であるか偽札であるかを識別することが考えられる。このとき、金種に応じて特定領域を定めておき、この特定領域における透過光データや反射光データに所定の重み付けを設定しておき、真贋識別精度のさらなる向上を図ることも可能である。

　そして、上記した紙幣読取手段８は、後述するように、発光部を所定の間隔で点灯制御し、紙幣が通過する際の透過光及び反射光をラインセンサによって検知するものであることから、ラインセンサによって、所定の大きさを１単位とした複数の画素情報に基づいた画像データを取得することが可能となる。

　この場合、ラインセンサによって取得される画像データは、後述する変換部によって、画素毎に、明るさを有する色情報を含んだデータに変換される。なお、変換部において変換される明るさを有する画素毎の色情報とは、濃淡値すなわち濃度値（輝度値）に対応するものであって、例えば、１バイト情報として、その濃度値に応じて、０から２５５の数値（０：黒～２５５：白）が各画素に割り当てられている。

　このため、上述した真贋識別処理では、紙幣に形成される透かし部分に限定されることはなく、紙幣の様々な領域を抽出し、その領域に含まれる画素情報（濃度値）と、真券の同じ領域の画素情報とを用い、これらを適宜の相関式に代入して演算した相関係数により、真贋を識別することが可能である。或いは、上記した以外にも、透過光データや反射光データから、例えばアナログ波形を生成し、この波形の形状同士の比較で、真贋を識別することも可能である。

　ここで、上記した紙幣読取手段８の構成について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。

　上記した紙幣読取手段８は、開閉部材２Ｂ側に配設され、搬送される紙幣の上側に赤外光及び赤色光を照射可能とした第１発光部８０ａを具備した発光ユニット８０と、本体フレーム２Ａ側に配設された受発光ユニット８１とを有している。

　この受発光ユニット８１は、紙幣を挟むようにして第１発光部８０ａと対向する受光センサを具備した受光部８１ａと、受光部８１ａの紙幣搬送方向両側に隣接して配設され、赤外光及び赤色光を照射可能とした第２発光部８１ｂとを有している。

　前記受光部８１ａと対向配置された第１発光部８０ａは透過用の光源として機能する。この第１発光部８０ａは、図２に示すように、一端に取り付けたＬＥＤ素子８０ｂからの光を、内部に設けた導光体８０ｃを通して発光する合成樹脂製の矩形棒状体によって構成されている。このような構成の第１発光部は、受光部８１ａ（受光センサ）と平行にライン状に配設されており、簡単な構成で、搬送される紙幣の搬送路幅方向全体の範囲に対して全体的に均一に照射することが可能となる。

　前記受発光ユニット８１の受光部８１ａは、紙幣搬送路３に対して交差方向に伸延し、かつ受光部８１ａに設けた図示しない受光センサの感度に影響を与えない程度の幅を有する帯状に形成された薄肉の板状に形成されている。なお、前記受光センサは、受光部８１ａの厚み方向の中央に、複数のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）をライン状に設けるとともに、このＣＣＤの上方位置に、透過光及び反射光を集光させるように、ライン状にグリンレンズアレイ８１ｃを配置した所謂ラインセンサとして構成されている。このため、真贋識別対象となる紙幣に向けて照射された第１発光部８０ａや第２発光部８１ｂからの赤外光や赤色光の透過光あるいは反射光を受光し、受光データとして、その輝度に応じた濃淡データ（明るさの情報を含んだ画素データ）や、この濃淡データから二次元画像を生成することが可能となっている。

　また、受発光ユニット８１の第２発光部８１ｂは反射用の光源として機能する。この第２発光部８１ｂは、第１発光部８０ａと同様、一端に取り付けたＬＥＤ素子８１ｄからの光を、内部に設けた導光体８１ｅを通して全体的に均一に照射可能とした合成樹脂製の矩形棒状体によって構成されている。この第２発光部８１ｂについても、受光部８１ａ（ラインセンサ）と平行にライン状に配設して構成されている。

　前記第２発光部８１ｂは、例えば４５度の仰角で光を紙幣に向けて照射可能としており、紙幣からの反射光を受光部８１ａで受光するように配設されている。この場合、第２発光部８１ｂから照射された光が受光部８１ａへ４５度で入射するようにしているが、入射角は４５度に限定されるものではなく、紙幣の表面に対して濃淡なく均一に光が照射できれば、その設置状態については適宜設定することができる。このため、第２発光部８１ｂ、受光部８１ａの配置については、紙幣処理装置の構造に応じて、適宜設計変更が可能である。また、前記第２発光部８１ｂについては、受光部８１ａを挟んで両サイドに設置して、両側からそれぞれ入射角４５度で光を照射するようにしている。これは、紙幣表面に傷や折皺などがある場合、これら傷や折皺部分に生じた凹凸に光が片側からのみ照射された場合、どうしても凹凸の部分においては光が遮られて陰になってしまう箇所が生じることがある。このため、両側から光を照射することにより、凹凸の部分において陰ができることを防止して、片側からの照射よりも精度の高い画像データを得ることを可能としている。もちろん、第２発光部８１ｂについては、片方のみに設置した構成であっても良い。

　なお、上記した発光ユニット８０、受発光ユニット８１の構成や配置などは、本実施形態に限定されるものではなく、適宜変形することが可能である。

　また、上記した発光ユニット８０、及び受発光ユニット８１における各第１発光部８０ａ、及び第２発光部８１ｂでは、紙幣の読取り時、図４のタイミングチャートに示すように赤外光と赤色光が、所定の間隔で点灯制御される。すなわち、第１発光部８０ａ及び第２発光部８１ｂにおける赤色光と赤外光の透過用の光源と、赤色光と赤外光の反射用の光源からなる４つの光源は、一定の間隔（所定の点灯間隔）で点灯、消灯を繰り返し、各光源の位相を重ねることなく、２つ以上の光源が同時に点灯することがないように点灯制御される。換言すれば、ある光源が点灯しているときには、他の３つの光源は消灯するように点灯制御される。これにより、本実施形態のように、１つの受光部８１ａであっても、各光源の光を一定間隔で検出し、赤色光の透過光及び反射光、赤外光の透過光及び反射光による紙幣の印刷領域の濃淡データからなる画像を読取ることができ、また、両面の印刷長を測定することが可能となる。この場合、点灯間隔が短くなるように制御することで、解像度を高めることも可能である。

　そして、上記したように構成される紙幣読取手段８において真正と識別された紙幣は、紙幣搬送機構によって紙幣搬送路３の排出口３ａを介して上述した紙幣収容部１００に搬送され、紙幣収容部内に順次、積層、収容される。また、偽物と識別された紙幣は、紙幣搬送機構が逆転駆動されることで紙幣挿入口５側に戻され、紙幣挿入口５から排出される。

　次に、上述した紙幣識別装置１の動作を制御する制御手段２００について、図５のブロック図を参照して説明する。

　図５のブロック図に示す制御手段２００は、上記した各駆動装置の動作を制御する制御基板２１０を備えており、この制御基板２１０上には、各駆動装置の駆動を制御すると共に、紙幣識別手段を構成するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２２０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２２２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２２４と、真贋判定部２３０とが実装されている。

　前記ＲＯＭ２２２には、紙幣搬送機構用のモータ１３、スキュー補正機構用のモータ４０等の各種駆動装置の作動プログラムや、真贋判定部２３０における真贋判定プログラム等の各種プログラム等、恒久的なデータが記憶されている。

　前記ＣＰＵ２２０は、ＲＯＭ２２２に記憶されている前記プログラムに従って作動して、Ｉ／Ｏポート２４０を介して上述した各種駆動装置との信号の入出力を行い、紙幣識別装置の全体的な動作制御を行う。すなわち、ＣＰＵ２２０には、Ｉ／Ｏポート２４０を介して、紙幣搬送機構用のモータ１３、スキュー補正機構用のモータ４０等の駆動装置が接続されており、これらの駆動装置は、ＲＯＭ２２２に格納された作動プログラムに従って、ＣＰＵ２２０からの制御信号により動作が制御される。また、ＣＰＵ２２０には、Ｉ／Ｏポート２４０を介して、挿入検知センサ７からの検知信号が入力されるようになっており、この検知信号に基づいて、上記した駆動装置の駆動制御が行われる。

　さらに、ＣＰＵ２２０には、Ｉ／Ｏポート２４０を介して、上述した紙幣読取手段８における受光部８１ａから、紙幣に照射された光の透過光や反射光に基づく検知信号が入力されるようになっている。

　前記ＲＡＭ２２４には、ＣＰＵ２２０が作動する際に用いるデータやプログラムが一時的に記憶されると共に、紙幣の受光データ（複数の画素によって構成される画像データ）を取得して一時的に記憶する機能を備えている。

　前記真贋判定部２３０は、搬送される紙幣について真贋識別処理を実施し、その紙幣についての真贋を識別する機能を有する。この真贋判定部２３０は、前記ＲＡＭ２２４に格納された紙幣の受光データに関し、画素毎に、明るさを有する色情報（濃度値）を含んだ画素情報に変換する変換部２３２と、前記変換部２３２で変換された画素情報を元にして、各画素の色情報の補正処理を施す画像補正処理部２３１とを有する。

　また、真贋判定部２３０は、真正な紙幣に関する基準データを格納した基準データ記憶部２３３と、前記画像補正処理部２３１において真贋対象となる紙幣についての画像の補正処理が施された比較データと、基準データ記憶部２３３に格納されている基準データとを比較し、真贋の識別処理を行う識別処理部２３５と、を備えている。この場合、前記基準データ記憶部２３３には、透かし画像に関し、真贋識別処理を実施するに際して用いられる真正の紙幣に関する画像データ（標準画像）が、所定のパラメータ（ｘＳｔａｒｔ，ｙＳｔａｒｔ，ｘｓｉｚｅ，ｙｓｉｚｅ）に関連付けされて記憶されている。

　なお、上記した基準データ（標準画像を含む）については、専用の基準データ記憶部２３３に記憶させているが、これを上記したＲＯＭ２２２に記憶させておいても良い。また、真贋の識別処理時に参照される基準データについては、予め基準データ記憶部２３３に記憶させておいても良いが、例えば、所定枚数の真券を、紙幣搬送機構を通して搬送させながら受光データを取得し、得られた多数の真券のデータから平均的な値を算出し、これを基準データとして記憶する構成であっても良い。

　さらに、ＣＰＵ２２０には、Ｉ／Ｏポート２４０を介して、上述した紙幣読取手段８における第１発光部８０ａと、第２発光部８１ｂが接続されている。これら第１発光部８０ａ及び第２発光部８１ｂは、上記したＲＯＭ２２２に格納された動作プログラムに従い、ＣＰＵ２２０からの制御信号によって、発光制御回路２６０を介して、点灯間隔、及び消灯が制御される。

　上記したように構成される紙幣読取手段（ラインセンサ）によれば、多数の画素情報から二次元的な画像情報を取得することができる。そして、例えば、上記した変換部２３２によって変換された各画素の明るさ情報を基にして、真贋の識別をするに際しての対象領域を抽出し、この抽出した画像情報を、基準データと比較することで真贋の識別を行う。この場合、真贋識別対象とされる領域については、紙幣の印刷領域の内、偽造が困難な部分にすることが好ましく、本発明では、紙幣の透かし部分の領域の二次元画像を抽出して、これを基準データと比較することで真贋識別処理を行うようにしている。

　ところで、上述したように、紙幣の透かし部分は、紙幣の中央領域に形成されることが多く、そのような紙幣では、折り畳まれると、透かし部分に折れ目が生じてしまうことがある。このような折れ目が生じた紙幣は、上記したようなラインセンサを用いて二次元画像を取得する際、折れ目部分に沿って画素情報に変化が生じてしまい、基準データと比較する上で、支障が生じる可能性がある。このような折れ目部分に沿った画素情報に変化が生じる要因として、受光部８１ａにおいて透過光を取得するケースでは、紙幣に照射された光が折れ目部分で屈折して、受光部において全ての透過光量を検知できなかったり、或いは、反射光を取得するケースでは、紙幣に照射した光が折れ目部分で乱反射してしまい、透過光と同様、受光部において全ての反射光量を検知できないことによるものと考えられる。この結果、真贋識別領域において、折れ目が生じていることで、本来であれば、真券を挿入したにも拘らず、偽物と判定してしまう可能性が生じてしまう。

　本実施形態では、真贋識別対象領域（透かし領域とする）に折れ目が生じていても、その折れ目の影響を軽減するようにしている。

　以下、折れ目除去処理を含んだ透かし画像に基づく真贋識別処理の手法例について、図６のフローチャート、及び図７Ａ～図８Ｂを参照して具体的に説明する。なお、このような透かし画像に基づく真贋識別処理については、それ以外にいくつか存在する紙幣真贋識別処理の中の一つの処理として実行される。

　まず、最初に、紙幣読取手段８において、搬送される紙幣の読取りを行い、その読取った画像から、変換部２３２によって、色情報を含む画素情報への変換処理を行う（ＳＴ０１）。上記したように、紙幣読取手段８は、紙幣搬送機構によって搬送された紙幣に対し、前記第１発光部８０ａ、及び第２発光部８１ｂから光（赤色光、赤外光）を照射し、その透過光や反射光を受光部（ラインセンサ）８１ａで受光して紙幣の読取りを実行する。この読取りに際しては、紙幣の搬送処理が行われている間、照射光毎に、所定の大きさを１単位とする多数の画素情報を取得することが可能であり、このようにして取得された多数の画素によって構成される画像データは、ＲＡＭ２２４などの記憶手段に記憶される。そして、ここで記憶される多数の画素によって構成される画像データは、変換部２３２によって、画素毎に、明るさを有する色情報（濃度値に応じて０から２５５の数値（０：黒～２５５：白）が割り当てられた色情報）を含んだ情報に変換される。

　次いで、このように変換された画素情報から透かし画像領域の抽出処理を行う（ＳＴ０２）。これは、例えば、紙幣を搬送する際、印刷領域から透かし画像領域に移行した段階で、画素情報の濃度値が高くなる（白くなる）ことから、その変位する位置を閾値を設定して検出することで、透かし画像領域を抽出することが可能となる。もちろん、透かし画像領域については、得られた画像情報や変換された画像情報に基づいて様々な手法により抽出することが可能である。また、透かし画像を抽出するのに用いられる照射光については、複数の光源の内、透過光の赤色光、赤外光、及び反射光の赤色光、赤外光の内、いずれか（組み合わせでも良い）が用いられる。

　搬送された紙幣の透かし画像領域１００に、例えば、図７Ａに示すように、搬送方向に沿って直交する方向（幅方向であり、後述するＹ方向となる）に折れ目１０５が付いていたとすると、変換部２３２で変換された色情報を含んだ透かし画像領域における多数の画素情報は、図７Ｂに示すように、対応する方向（縦方向であり、この方向をＹ方向とする）のある位置において、濃度値が、他の領域の縦方向と比較すると低くなった領域が生じている。

　なお、図７Ｂでは、説明を簡単にするために、透かし画像領域１００におけるＹ方向では１２画素分が抽出され、搬送方向（横方向であり、この方向をＸ方向とする）では７画素分が抽出されたものとしてある。また、図７Ａに示した紙幣の折れ目１０５に対応する画素情報については、分かりやすいように、図７Ｂでは、Ｘ＝４の位置における縦ラインに沿って濃度値が低いラインが生じているものとして示してある（もちろん、Ｘ＝３，５のような周囲の位置についても、折れ目による影響はあると考えられる）。また、方向（一方向、及び他方向）については、紙幣の幅方向と長さ方向に対応させているが、そのような方向に限定されることはない。

　次に、このようにして得られた透かし画像領域１００における多数の画素情報（透かし画像）について、それぞれの縦ライン（Ｙ方向）、及び横ライン（Ｘ方向）の平均濃度値の算出処理を行う（ＳＴ０３）。これは、透かし画像の座標［ｘ，ｙ］における濃度値をｆ［ｘ，ｙ］、各画素における横幅をｘｓｉｚｅ、縦幅をｙｓｉｚｅとすると、座標［ｘ，ｙ］地点における縦ラインの平均濃度、及び横ラインの平均濃度値は、以下の１組の（式１）によって導き出される。

　そして、引き続き、透かし画像領域全面の平均濃度値の算出処理を行う（ＳＴ０４）。この平均濃度値は、以下の（式２）によって導き出される。

　上記したような平均濃度値の算出処理によって、変換部２３２で得られた色情報を含む多数の画素情報について、縦ラインの平均濃度値（１４４，１２１，１５０…）、横ラインの平均濃度値（１０５，１３２，１０５…）、及び透かし画像全面の平均濃度値（１１８）が算出される。

　そして、図７Ｂにおける各画素の濃度値について、補正処理を行う（ＳＴ０５）。これは、上記したように算出された縦ライン、及び横ラインの平均濃度値を、透かし画像領域全面の平均濃度値（１１８）に一致するように補正処理を行うものであり、座標［ｘ，ｙ］地点における夫々の画素における補正した濃度値については、以下の（式３）によって導き出される。

　上記した式３において、右辺の第２項目括弧内が縦方向折れ目に対する補正成分、第３項目括弧内が横方向折れ目に対する補正成分であり、元画像における濃度値をｆ［ｘ，ｙ］に、この補正成分を加えることで、縦横方向の折れ目を除去している。すなわち、この補正処理によって、図８Ｂに示すように、縦横の画素情報の補正処理が実行され、このような補正処理によって、図８Ａに示すように、透かし画像領域１００において、折れ目が除去された二次元画像を取得することが可能となる。

　なお、補正処理については、上記した式３のような加減算ではなく、例えば、以下の（式４）のような乗除算を用いることで、各画素の濃度値を補正することも可能である。

　上記した式４において、右辺の第２項目括弧内が縦方向折れ目に対する補正成分、第３項目括弧内が横方向折れ目に対する補正成分であり、元画像における濃度値をｆ［ｘ，ｙ］に、この補正成分を乗することで、縦横方向の折れ目を除去することも可能である。

　上記したＳＴ０５における各画素の補正処理によって、図７Ａに示した直線状の折れ目１０５による影響が低減し、しかも、透かし画像における人物像の特徴は、折れ目除去処理（ＳＴ０１～ＳＴ０５）によって消えることはない。

　そして、識別処理部２３５において、予め基準データ記憶部２３３に記憶されている標準画像から、透かし領域の画像を、上記したパラメータを用いて抽出し、これを上記した補正処理により、折れ目が除去された二次元画像との間で特徴量などを比較することで、透かし画像が正しいものかどうかを識別する（ＳＴ０６）。

　なお、本実施形態の識別処理部２３５において実施される比較処理（ＳＴ０６）では、図８Ｂに示す補正された画像データと、基準データ記憶部２３３に記憶されている標準データとの間で、以下の（式５）で示す相関係数Ｒを導くことで、真贋を識別するようにしている。

　上記した式５において、［ｉ，ｊ］は、紙幣の透かし形成領域の座標に対応するものであり、この紙幣座標［ｉ，ｊ］における識別対象となる紙幣からの取得データの二次元画像の濃度値をｆ［ｉ，ｊ］、標準データにおける濃度値をｓ［ｉ，ｊ］、取得データにおける平均濃度をＦ、標準データの平均濃度値をＳとしている。

　上記した式５によって導き出される相関係数Ｒは、公知のように、－１～＋１までの値をとり、＋１に近い方（相関係数が高い）が、類似度が高いとされる。このため、導き出される相関係数Ｒについて所定の閾値を設定しておき、相関係数Ｒがその閾値以上にあれば真札と判定し（ＳＴ０７；Ｙｅｓ、ＳＴ０８）、相関係数Ｒがその閾値よりも低ければ偽札と判定する（ＳＴ０７；Ｎｏ、ＳＴ０９）。

　このように、取得される透かし画像の部分的な領域ではなく、透かし画像全体から相関係数を導き出し、真贋を比較することで、さらに精度良く真贋の識別を行うことが可能となる。

　以上、本実施形態では、紙幣における偽造防止用の透かし画像の情報（二次元の画像情報）を取得して、これを基準となる透かし画像情報（標準画像）と比較することで、真贋識別の精度を向上することができる。そして、このような真贋識別方法において、透かし画像の部分に折れ目が付いていたとしても、上述したような折れ目除去処理を施すことで、折れ目による影響を低減した適切な二次元画像を取得することが可能となって、精度良く、真贋識別処理を実行することが可能となる。また、折れ目については、幅方向に生じているものについて例示したが、透かし画像領域に、搬送方向に沿った折れ目が付いていたり、皺が生じているようなケースでも、上述した手法により、折れ目や皺を除去して、真贋の識別処理を行うことが可能となる。

　なお、上記した画像補正処理部２３１における補正処理では、変換部２３２で変換された画素毎の透かし画像から、縦方向の画素列毎の平均濃度値と、横方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、透かし画像全面の平均濃度値に一致するように各画素の濃度値を補正処理しているが、透かし画像全面の平均濃度値に厳密に一致させる必要はなく、透かし画像全面の平均濃度値に近似するように補正処理しても、折れ目による影響を除去することは可能である。このため、その近似量については、折れ目の除去程度、及び真贋識別の精度によって、適宜設定することが可能である。

　また、上記した実施形態において、基準データ記憶部２３３に記憶されている基準透かし画像（標準画像）についても、識別対象として取得される紙幣の読取データと同様、縦方向の画素列毎の平均濃度値と、横方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、その透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、各画素の濃度値の補正処理を施しておいても良い。

　このように、基準となる透かし画像にも、読取られた紙幣の透かし画像と同様な補正処理を施すことで、両者の特徴量を比較する際の関連性が高くなり、より精度良く真贋の識別を行うことが可能となる。

　また、上記した構成では、識別処理部２３５において、透かし画像補正処理部で補正された画素毎の濃度値、及び、基準データ記憶部２３３に記憶されている基準透かし画像の画素毎の濃度値から相関係数を算出し、その相関係数に基づいて、真札か偽札かを判定するようにしているが、識別方法については、様々な手法を用いることが可能である。例えば、補正処理された画像データと、基準となる画像データとの間で、比較される各画素のバラツキ量を算出し、その平均値に基づいて真贋を識別する等、具体的な真贋の識別手法については、適宜変形することが可能である。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することが可能である。

　上述したように、本発明では、識別対象となる紙幣の透かし部分の画像情報から折れ目を除去した上で、真札の透かし領域における画像情報と比較して、真贋を識別することに特徴があり、それ以外の構成については、上記した実施の形態に限定されることはない。このため、様々な手法による真贋識別処理の一つの処理として、上述したような手法が用いられていれば良く、さらにそれ以外の真贋識別処理を備えた構成であっても良い。この場合、その他の真贋識別処理との間での実行される優先順位については、限定されることはない。

　また、上述した紙幣読取手段８の構成（ラインセンサ以外の構成であっても良い）、及び各種駆動部材を駆動するための機構については、適宜変形することが可能である。

　上記した実施例の紙葉類識別装置によれば、偽造防止用の透かし画像の情報を取得し、これを基準となる透かし画像情報と比較することで、真贋の識別精度を向上することができる。この場合、透かし画像の部分に折れ目が付いていると、その折れ目部分の画像情報は、通常とは異なって、折れ目に沿って濃い画像情報になるものの、上記した読取手段で読取られた透かし画像の情報（変換部で変換された画素毎の色情報）に対して、透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、各画素の濃度値を補正することで、折れ目による影響を低減することが可能となる。この際、透かし画像の特徴は、上記した折れ目を除去する補正処理によって消えることはないため、これを予め記憶部に記憶されている基準透かし画像と比較することで、たとえ透かし画像に折れ目等が付いていても、精度良く、真贋を識別することが可能となる。

　また、前記記憶部に記憶されている基準透かし画像には、その基準透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値の補正処理が施されているようにすることができる。

　このような構成によれば、基準となる透かし画像にも、読取られた紙葉類の透かし画像と同様な補正処理を施しているため、両者の特徴量を比較する際の関連性が高くなり、より精度良く真贋の識別を行うことが可能となる。

　また、前記識別処理部は、前記透かし画像補正処理部で補正された画素毎の濃度値、及び、前記記憶部に記憶されている基準透かし画像の画素毎の濃度値から相関係数を算出し、その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定することができる。

　このような構成によれば、透かし画像補正処理部で補正された画素毎の濃度値と、記憶部に記憶されている基準透かし画像の画素毎の濃度値から、相関係数を算出しているため、透かし画像の部分的な領域ではなく、透かし画像全体で真贋を比較することが可能となり、さらに精度良く真贋の識別を行うことが可能となる。例えば、紙葉類が所定の搬送方向に搬送される搬送路と、前記紙葉類の前記搬送方向に対するスキュー補正を行うスキュー補正機構と、前記紙葉類に形成された透かし画像を前記搬送方向に沿って及び前記搬送方向を横切る方向に沿ってマトリックス状に読取り、それぞれ複数の明るさレベルを表す画素データに変換する紙幣読取手段である読取機構と、前記読取機構により読取変換された前記画素データを前記搬送方向及び前記横切る方向に関連付けて記憶する記憶手段であるメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＰＲＯＭ、ＨＤＤ等）と、前記メモリにより記憶されたデータを演算可能なプロセッサと、を備える紙葉類識別装置を提供することができる。このプロセッサは、前記画素データの全体の平均値を算出し、前記メモリに記憶させ、前記画素データの前記搬送方向に沿った搬送方向平均値及び前記画素データの前記横切る方向に沿った横切る方向平均値が、前記全体の平均値と近似ないしは一致するように前記画素データを補正し、補正画素データを前記搬送方向及び前記横切る方向に関連付けて前記メモリに記憶させることができる。即ち、記憶された補正画素データは、それぞれ紙幣の透かし画像の位置データと関連付けられている。従って、前記補正画素データを予め記憶された基準透かし画像の基準画素データと比較することにより真贋の識別を行うことが可能となる。より具体的には、前記プロセッサは、前記補正画素データ、及び、前記基準画素データから相関係数を算出し、その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定することができる。

　また、上記した実施例の紙葉類識別方法は、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に紙葉類に形成された透かし画像を取得する透かし画像取得工程と、前記画素毎に取得した透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値を補正する透かし画像の補正処理工程と、前記補正処理された透かし画像を、基準となる透かし画像と比較し、真贋を識別する識別処理工程と、を有することができる。

　このような構成によれば、偽造防止用の透かし画像の情報を取得し、これを基準となる透かし画像情報と比較することで、真贋の識別精度を向上することができる。この場合、透かし画像の部分に折れ目が付いていると、その折れ目部分の画像情報は、通常とは異なって、折れ目に沿って濃い画像情報になるものの、上記した透かし画像取得工程で取得した透かし画像の情報（画素毎の色情報）に対して、透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、各画素の濃度値を補正することで、折れ目による影響を低減することが可能となる。この際、透かし画像の特徴は、上記した折れ目を除去する補正処理によって消えることはないため、これを基準となる透かし画像と比較することで、たとえ透かし画像に折れ目等が付いていても、精度良く、真贋を識別することが可能となる。

　また、前記基準となる透かし画像には、その基準透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値の補正処理が施されているようにすることができる。

　また、前記識別処理工程は、前記透かし画像補正処理工程で補正された画素毎の濃度値、及び、前記基準透かし画像の画素毎の濃度値から相関係数を算出し、その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定することができる。

　このような構成によれば、透かし画像の補正処理工程で補正された画素毎の濃度値と、基準透かし画像の画素毎の濃度値から、相関係数を算出しているため、透かし画像の部分的な領域ではなく、透かし画像全体で真贋を比較することが可能となり、さらに精度良く真贋の識別を行うことが可能となる。

　以上のように、紙葉類に形成された透かしに折れ目等が生じていても、精度良く真贋の識別が可能な紙葉類識別装置、及び紙葉類識別方法が得られる。

　本発明は、上記した紙幣以外にも、商品券、クーポン券等、紙幣以外の紙葉類の真贋を識別する各種の装置に組み込むことが可能である。

Claims

　紙葉類に形成された透かし画像の読取りを行う読取手段と、
　前記読取手段で読取った透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に変換する変換部と、
　前記変換部で変換された画素毎の透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値に近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値を補正する透かし画像補正処理部と、
　比較基準となる基準透かし画像を、明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に記憶した記憶部と、
　前記透かし画像補正処理部で補正された画像を、前記記憶部に記憶された基準透かし画像と比較し、真贋を識別する識別処理部と、を有することを特徴とする紙葉類識別装置。
　前記記憶部に記憶されている基準透かし画像には、その基準透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値の補正処理が施されている、ことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別装置。
　前記識別処理部は、前記透かし画像補正処理部で補正された画素毎の濃度値、及び、前記記憶部に記憶されている基準透かし画像の画素毎の濃度値から相関係数を算出し、その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の紙葉類識別装置。
　明るさを有する色情報を含み、所定の大きさを１単位とする画素毎に紙葉類に形成された透かし画像を取得する透かし画像取得工程と、
　前記画素毎に取得した透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値を補正する透かし画像の補正処理工程と、
　前記補正処理された透かし画像を、基準となる透かし画像と比較し、真贋を識別する識別処理工程と、を有することを特徴とする紙葉類識別方法。
　前記基準となる透かし画像には、その基準透かし画像から、一方向の画素列毎の平均濃度値と、他方向の画素列毎の平均濃度値と、透かし画像全面の平均濃度値とを算出し、前記透かし画像全面の平均濃度値と近似ないしは一致するように、前記各画素の濃度値の補正処理が施されている、ことを特徴とする請求項４に記載の紙葉類識別方法。
　前記識別処理工程は、前記透かし画像補正処理工程で補正された画素毎の濃度値、及び、前記基準透かし画像の画素毎の濃度値から相関係数を算出し、その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定することを特徴とする請求項４又は５に記載の紙葉類識別方法。
　紙葉類が所定の搬送方向に搬送される搬送路と、
　前記紙葉類の前記搬送方向に対するスキュー補正を行うスキュー補正機構と、
　前記紙葉類に形成された透かし画像を前記搬送方向に沿って及び前記搬送方向を横切る方向に沿ってマトリックス状に読取り、それぞれ複数の明るさレベルを表す画素データに変換する読取機構と、
　前記読取機構により読取変換された前記画素データを前記搬送方向及び前記横切る方向に関連付けて記憶するメモリと、
　前記メモリにより記憶されたデータを演算可能なプロセッサと、を備え、
　前記プロセッサは、
　　前記画素データの全体の平均値を算出し、前記メモリに記憶させ、
　　前記画素データの前記搬送方向に沿った搬送方向平均値及び前記画素データの前記横切る方向に沿った横切る方向平均値が、前記全体の平均値と近似ないしは一致するように前記画素データを補正し、補正画素データを前記搬送方向及び前記横切る方向に関連付けて前記メモリに記憶させ、
　　前記補正画素データを予め記憶された基準透かし画像の基準画素データと比較する、紙葉類識別装置。
　前記プロセッサは、前記補正画素データ、及び、前記基準画素データから相関係数を算出し、
　その相関係数が所定の閾値以上のとき、真正と判定する請求項７に記載の紙葉類識別装置。