WO2012050107A1 - 硬貨処理装置及び硬貨処理方法 - Google Patents

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WO2012050107A1
WO2012050107A1 PCT/JP2011/073377 JP2011073377W WO2012050107A1 WO 2012050107 A1 WO2012050107 A1 WO 2012050107A1 JP 2011073377 W JP2011073377 W JP 2011073377W WO 2012050107 A1 WO2012050107 A1 WO 2012050107A1
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WO
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coin
color component
data
slit pattern
imaging
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PCT/JP2011/073377
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English (en)
French (fr)
Inventor
博 小西
卓 井上
一雄 藤原
Original Assignee
グローリー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2509—Color coding
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005—Testing the surface pattern, e.g. relief

Definitions

  • the present invention relates to a coin processing apparatus and a coin processing method for evaluating a coin, and in particular, a coin processing for determining the authenticity, type (denomination), and correctness of a coin from three-dimensional measurement data for evaluating unevenness on the surface of the coin.
  • the present invention relates to an apparatus and a coin processing method.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic sensor in which a pair of detection magnetic pole portions detects a concave / convex shape of a coin by utilizing a change in magnetic flux.
  • Patent Document 2 in order to enable discrimination of a camouflaged coin pasted with a copy of the coin itself, the occurrence frequency is counted for each output value for image data output from the image input unit, and the output value A technique for three-dimensionally recognizing the concave / convex pattern on the coin surface from the distribution of the occurrence frequency of the coin and determining the authenticity of the coin is disclosed.
  • Patent Document 3 pattern light obtained by combining a plurality of slit patterns having different frequency components and color components is projected onto an object, and the obtained deformed grid image is evaluated for each color component to obtain a three-dimensional shape of the object.
  • a technique for calculating the value is disclosed.
  • Patent Document 4 when a slit light pattern created by a liquid crystal element is projected onto an object using a projection lens and the three-dimensional coordinates of the object are calculated by image data analysis, the slit image is calculated using Gaussian fitting. A technique for improving accuracy by performing position detection is disclosed.
  • Patent Document 5 a plurality of one-dimensional gratings having different periods and orientations are projected onto the object to be measured while changing the color, and the phase is detected for each color component of the picked-up lattice image to obtain the third order of the object to be measured.
  • a technique for obtaining an original shape is disclosed.
  • Patent Document 1 for example, the presence or absence of a pearl pattern of a 500-yen coin can be detected, but since the detection portion is spot-like, it is confirmed whether the pattern covers the entire surface. It ’s difficult.
  • Patent Document 3 in the case of a slit pattern image deformed by unevenness, unevenness in illumination intensity and density unevenness due to the influence of the uneven pattern are included, and these unevennesses are in a three-dimensional shape. This may be a cause of reduced accuracy when calculating data.
  • Patent Document 4 when applied to a moving object such as a coin that is conveyed at high speed, the projection interval and position of the slit light on the measurement surface can be accurately determined due to variations in the speed and rotational position during conveyance. Therefore, it is difficult to control three-dimensional data with high accuracy. Further, according to Patent Document 5, the color is changed for each one-dimensional lattice plane. However, there is a limit to narrowing the interval between the thin lines of the one-dimensional lattice in order to increase accuracy, and sufficient accuracy can be obtained. I can't.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and provides a coin processing apparatus and a coin processing method for accurately evaluating the surface irregularities of a coin being conveyed. Objective.
  • the present invention provides a coin conveyance path that conveys coins one by one, and a first region that transmits a first color component to the coins on the coin conveyance path. And slit pattern light irradiating means for irradiating slit pattern light transmitted through the slit pattern in which the second regions transmitting the second color components are alternately arranged, and an image of the coin irradiated with the slit pattern light.
  • the three-dimensional data generation unit separates the imaging result of the imaging unit into a first color component and a second color component, and the image data of the first color component
  • First height evaluation data is created from the change in the slit pattern shape
  • second height evaluation data is created from the change in the slit pattern shape in the image data of the second color component
  • the first height is obtained from the evaluation data and the second height evaluation data.
  • the first color component is green
  • the second color component is blue
  • the first region and the second region are yellow that transmits red in common. It is a magenta region.
  • the first color component is red and the second color component is blue, and the first region and the second region transmit yellow and cyan in common. It is the area
  • the first color component is red and the second color component is green, and the first area and the second area transmit magenta and cyan in common. It is the area
  • the present invention is the above invention, wherein the three-dimensional data generation means outputs the first color component, the second color component, the first area, and the second area as a result of imaging by the imaging means.
  • the image data of the common color component is used for density correction of the image data of the first color component and the image data of the second color component.
  • the present invention is the above invention, wherein the determination means extracts an edge of the three-dimensional measurement data by differential processing, and calculates an average value obtained from the extracted differential data and a standard average value of genuine coins. The authenticity of the coin is determined by comparing with the threshold obtained from the above.
  • the determination means determines that the coin is a genuine coin if the average value of the height data of the ring portion on the concentric circle of the coin is within a predetermined value range. It is characterized by.
  • the determination means obtains an average value of values indicating heights for a predetermined area of the coin, and determines that the coin is a genuine coin if the obtained average value is within a predetermined range. It is characterized by doing.
  • the present invention provides a storage for storing coins determined to be genuine coins by the determination means in the above invention, and reject means for transporting coins determined not to be genuine coins by the determination means. Is further provided.
  • the present invention also includes a coin transport step for transporting coins one by one on the coin transport path, a first region that transmits the first color component to the coin on the coin transport path, and a second color component.
  • a three-dimensional data generation step for obtaining three-dimensional measurement data of the coin from a change in the slit pattern shape in the imaging result by the imaging means, and based on the three-dimensional measurement data, at least of true / false, type, and correctness of the coin And a determination step for determining any one of them.
  • the present invention is the above invention, wherein the three-dimensional data generation step includes: a separation step of separating an imaging result obtained by the imaging step into a first color component and a second color component; and the first color component First height evaluation data is created from the change in the slit pattern shape in the image data, second height evaluation data is created from the change in the slit pattern shape in the image data of the second color component, and the first And a data generation step of obtaining three-dimensional measurement data of the coin from the second height evaluation data.
  • the present invention is based on the timing detection step of detecting the timing when the coin enters the imaging range, and the received light amount of the common color component that the first region and the second region transmit in common. And an irradiation light amount control step for controlling the irradiation light amount of the slit pattern light.
  • the present invention further includes a pre-imaging step of performing pre-imaging before the coin is imaged, and the irradiation light amount control step includes the irradiation light amount of the slit pattern light based on the result of the pre-imaging. It is characterized by controlling.
  • the present invention further includes a type identifying step for identifying the type of the coin, and the irradiation light amount control step controls the light amount of the slit pattern light based on the type of the coin.
  • the coins are conveyed one by one on the coin conveyance path, and the first area that transmits the first color component and the second area that transmits the second color component are alternately arranged.
  • the image of the coin is imaged by irradiating the slit pattern light that has passed through the pattern, and based on the three-dimensional measurement data of the coin obtained from the change of the slit pattern shape in the imaging result, the authenticity, type, and harm of the coin Since at least one of them is determined, the unevenness on the surface of the coin can be evaluated with high accuracy.
  • the imaging result obtained by the imaging means is separated into the first color component and the second color component, the change in the slit pattern shape in the image data of the first color component, and the second color component Since the height evaluation data is obtained from the change in the slit pattern shape in the image data, and the three-dimensional measurement data of the coin is obtained, the three-dimensional measurement data that can accurately evaluate the surface irregularities of the coin being conveyed Can be obtained.
  • the first color component is green
  • the second color component is blue
  • the first region and the second region are yellow and magenta regions that transmit red in common.
  • the density distribution of the green and blue slit patterns can be normalized with the red density distribution of the common color, and the height evaluation data can be obtained.
  • the first color component is red
  • the second color component is blue
  • the first region and the second region are yellow and cyan regions that transmit green in common.
  • the height evaluation data can be obtained by normalizing the density distribution of the red and blue slit patterns with the green density distribution of the common color.
  • the first color component is red
  • the second color component is green
  • the first region and the second region are magenta and cyan regions that transmit blue in common.
  • Height evaluation data can be obtained by normalizing the density distribution of the red and green slit patterns with the blue density distribution of the common color.
  • the imaging result is separated into the first color component, the second color component, and the common color component, and the image data of the common color component is converted into the image data of the first color component and the second color component. Since it is used for correcting the density of the component image data, the three-dimensional measurement data of the coin can be obtained by correcting the density unevenness and illumination unevenness.
  • the edge of the three-dimensional measurement data is extracted by differential processing, and the average value obtained from the extracted differential data is compared with the threshold value obtained from the standard average value of genuine coins. Since the authenticity of the coin is determined, the authenticity of the coin can be determined with high accuracy.
  • the average value of the height data of the ring portions on the concentric circles of coins is within a predetermined value range, it is determined that the coin is a genuine coin. The accuracy can be evaluated.
  • the average value of the values indicating the height of a predetermined area of the coin is obtained, and if the obtained average value is within the predetermined range, it is determined as a genuine coin. False can be evaluated with high accuracy.
  • the present invention since it includes a storage for storing coins determined to be genuine coins, and reject means for transporting coins determined to be not genuine coins by the determination means, Based on the determination result, coins can be stored and rejected.
  • the timing at which the coin enters the imaging range is detected, and the irradiation amount of the slit pattern light is determined based on the received light amount of the common color component that is transmitted through the first region and the second region in common. Since it controls, a suitable image can be acquired with the light quantity matched with the coin, and three-dimensional measurement data can be calculated
  • the coin since the pre-imaging is performed before the coin is imaged to control the light quantity of the slit pattern light, the coin can be appropriately illuminated to obtain the three-dimensional measurement data.
  • the present invention since the type of coin is identified and the amount of irradiation of the slit pattern light is controlled, it is possible to obtain three-dimensional measurement data by performing illumination suitable for the type of coin.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the main part of the coin processing device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the three-dimensional data generation unit.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an outline of the internal configuration of the coin processing device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a combination of colors of the first region and the second region used for the lattice plate.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the deformation of the slit pattern depending on the height of the measurement surface.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the height calculation from the stripe transition.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a combination of colors used in the slit pattern (part 1).
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the main part of the coin processing device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the three-dimensional data generation unit.
  • FIG. 3 is a configuration diagram
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a combination of colors used in the slit pattern (part 2).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the control of the material of the coin and the light source.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the processing operation of the coin processing apparatus.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining creation of three-dimensional measurement data.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating the three-dimensional data generation process (step S109) shown in FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a determination process when edge extraction is used for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram when edge extraction is used for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 15 is a flowchart of a determination process in the case of using height comparison by matching for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram in a case where height comparison by matching is used for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 17 is a flowchart of a determination process in the case where height comparison using a profile is performed on three-dimensional measurement data.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram when height comparison using profiles is performed on three-dimensional measurement data.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a main part of the coin processing device according to the present embodiment.
  • the coin processing device according to the present embodiment includes an identification unit 34 and a control unit 16.
  • the identification unit 34 presses the coins 100 one by one with the pressing belt 101 and transports them on the coin transport path, and images the surface of the coins with the imaging unit 110.
  • the identification unit 34 includes a magnetic sensor 102, and the material determination unit 201 inside the control unit 16 determines the material of the coin based on the sensing result of the magnetic sensor.
  • the illumination adjustment unit 202 inside the control unit 16 controls the light amount of the light source 111 inside the imaging unit 110 based on the material of the coin.
  • the light source 111, the condenser lens 112, the lattice plate 113, and the projection lens 114 constitute a slit pattern light irradiation unit.
  • the light emitted from the light source 111 is collected by the condenser lens 112, passes through the lattice plate 113, becomes slit pattern light, and is irradiated onto the coin 100 through the projection lens 114.
  • the lattice plate 113 is a slit pattern in which first regions that transmit the first color component and second regions that transmit the second color component are alternately arranged.
  • the camera 115 captures the reflected light of the slit pattern light from the coin 100 and stores it in the image storage unit 204 inside the control unit 16. Note that the passage timing of the coin 100 is detected by the sensor 116, and the position detection unit 203 inside the control unit 16 determines the imaging timing of the camera 115 based on the detection result of the sensor 116.
  • the three-dimensional data generation unit 205 of the control unit 16 is a processing unit that calculates the three-dimensional measurement data of the coin 100 from the image data stored in the image storage unit 204.
  • the three-dimensional data generation unit 205 includes a color separation unit 211, a density normalization processing unit 212, and a height calculation unit 213.
  • the color separation unit 211 separates the image data stored in the image storage unit 204 into a first color component, a second color component, and a common color component (primary color) that passes through both the first region and the second region. To do.
  • the density normalization processing unit 212 performs a process of normalizing by dividing the density of the first color component by the density of the common color component. Further, the density normalization processing unit 212 performs a process of normalizing by dividing the density of the second color component by the density of the common color component.
  • density means luminance.
  • the height calculation unit 213 generates first height evaluation data from the change of the slit pattern shape in the normalized image data of the first color component. Further, the height calculation unit 213 generates second height evaluation data from the change in the slit pattern shape in the normalized image data of the second color component. Then, the height calculation unit 213 obtains coin three-dimensional measurement data from the first height evaluation data and the second height evaluation data. As an example of such three-dimensional measurement data, an average value of the first height evaluation data and the second height evaluation data can be used.
  • the determination unit 206 inside the control unit 16 compares the height calculated by the height calculation unit 213 with the determination reference value stored in the determination reference value storage unit 207, and determines whether the coin 100 is true or false.
  • the determination result output unit 208 is a processing unit that outputs the determination result of the determination unit 206.
  • the determination reference value is, for example, a height threshold obtained from a standard average value of genuine coins.
  • the average value of the data obtained by differentiating the height data calculated by the height calculation unit 213 can be compared with a threshold value obtained from the standard average value of genuine coins.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the three-dimensional data generation unit 205.
  • the lattice plate 113 has a first color component of red (R), a second color component of blue (B), a first region of yellow, and a second region of cyan. It shall be.
  • the first region and the second region transmit green (G) as a common color component.
  • a yellow slit pattern and a cyan slit pattern will be described as a line width L and a space width S.
  • the line width L and the space width S are equal, and the period T is L + S.
  • the period T is 0.3 to 0.4 mm as an example on the coin projection surface. Since the yellow slits and the cyan slits are alternately arranged, in the synthesized lattice pattern, the yellow slit pattern and the cyan slit pattern have a half-cycle phase shift. Since both cyan and yellow slits transmit green, the green component can be used as density correction data (luminance correction data).
  • the color separation unit 211 separates an image of a coin imaged by irradiating a slit pattern of cyan and yellow into RGB, the phase is inverted between the red (R) component and the blue (B) component. A slit image is obtained.
  • a green (G) component an image in which density unevenness due to illumination variation is detected with little influence of the slit pattern is obtained.
  • the density normalization processing unit 212 corrects the B component data and the R component data with the green (G) component data, and the height calculation unit 213 calculates from the normalized B component data and the R component data. Height evaluation data is calculated for each, and the results are averaged to obtain three-dimensional measurement data.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of the internal configuration of the coin processing apparatus according to the present embodiment.
  • the coin processing device 10 includes a substantially rectangular parallelepiped housing 12, a slot 14 for throwing coins into the inside from the outside of the casing 12, and a coin thrown into the slot 14.
  • a coin storage and feeding unit 70 which will be described later, and a coin storage and feeding unit 70 that stores the coins supplied from the supply unit 20 and feeds the stored coins.
  • the insertion port 14, the supply unit 20, and the coin storage and feeding unit 70 constitute a receiving unit for receiving coins inside the coin processing apparatus 10.
  • the coin storage and feeding unit 70 is connected to a transport unit 30 that transports the coins fed from the coin storage and feeding unit 70 inside the housing 12.
  • An identification unit 34 for identifying loss, authenticity, etc. is provided.
  • a sorting unit 32 (a part of the coin guide unit) is connected to the downstream side of the transport unit 30, and the coins transported from the transport unit 30 by the sorting unit 32 are included in the identification result of the identification unit 34. Based on the denomination or mixed state, the storage location of coins is selected.
  • a plurality of (for example, three) openings 36a, 36b, and 36c are provided in the coin conveyance path 31a (a part of the coin guide part) in the sorting part 32. ing. Each opening 36a, 36b, 36c is sent to the reject coin chute 62 and the chute 32a, 32b, respectively.
  • an opening 36d is provided further downstream of each opening 36a, 36b, 36c at the downstream end of the transport path 31a.
  • the opening 36d communicates with the chute 32c.
  • the reject coin chute 62 is connected to the sorting unit 32, and a coin that cannot be identified by the identifying unit 34 or a coin that is identified as not a normal coin by the identifying unit 34 is selected as a reject coin. 32 is sent to the reject coin chute 62 from the opening 36a.
  • a reject coin take-out port 60 that is accessible from the outside of the housing 12 is provided at the downstream end of the reject coin chute 62, and a reject coin from the reject coin chute 62 is sent to the reject coin take-out port 60. . Thereby, the operator can take out the reject coin from the reject coin outlet 60. Further, the object sent from the coin storage and feeding unit 70 to the discharge chute 64 is also sent to the reject coin takeout port 60.
  • a temporary holding unit 40 is provided below the sorting unit 32.
  • the temporary holding unit 40 includes a plurality (for example, three) of temporary holding parts 40a, 40b, and 40c that temporarily hold coins in a denomination state or a mixed state.
  • the coins sorted by the sorting unit 32 are temporarily reserved 40a, 40b, 40c via the chutes 32a, 32b, 32c (a part of the coin guide) corresponding to the temporary holding portions 40a, 40b, 40c, respectively. Will be sent to 40c.
  • the storage unit 50 includes a plurality of (for example, three) cassettes 50a, 50b, and 50c that store coins in a denomination state or a mixed state. Coins temporarily held in the temporary holding portions 40a, 40b, and 40c are transferred to the cassettes 50a, 50b, and 50c through the chutes 42a, 42b, and 42c (part of the coin guide portion). It is sent to cassettes 50a, 50b and 50c.
  • the temporary holding unit 40 is provided so that the entire amount can be returned when a trouble occurs during the deposit transaction.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a combination of colors of the first region and the second region used for the lattice plate 113.
  • red (R) becomes a common color component, and a slit pattern of green (G) and blue (B) is obtained.
  • green (G) is a common color component, and a red (R) and blue (B) slit pattern is obtained.
  • blue (B) is a common color component, and slit patterns of red (R) and green (G) are obtained.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the deformation of the slit pattern depending on the height of the measurement surface.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the height calculation from the transition of the stripes.
  • the height of the surface to be measured is h
  • the angle between the projection direction of the fringe (slit) pattern and the observation direction (imaging direction) is ⁇
  • the deformation (transition) amount of the fringe is ⁇ X.
  • the combination of colors used for the slit pattern will be described with reference to FIGS.
  • the black (B1) slits block all light, and the white (W) slits all. Transmits light.
  • the three-dimensional shape can be detected from one image (one shot) corresponding to the white (W) slit, but two images (two shots) whose phases are shifted cannot be obtained.
  • the black (Bl) slit serves as a light-shielding portion and is not suitable for fine detection. Further, since there is no image information in the black (Bl) slit, the contamination cannot be detected. Therefore, it is difficult to apply the lattice (B1 + W) in which the black (B1) and white (W) slits are combined to the disclosed apparatus.
  • the lattice (RB) combining the slits of red (R) and blue (B) cannot be detected finely because there is no common primary color, and stains cannot be detected because each slit is a single color. . Therefore, it is difficult to apply to the disclosed apparatus.
  • a combination of alternating RGB and white (W) slits will be described.
  • a grid (BW) that combines blue (B) and white (W) slits if the imaging results are separated into RGB, two images with different phases for R and G cannot be obtained. Since the B component image is obtained on the entire surface, fine detection can be performed. However, since the blue (B) slit portion has only one color, the stain cannot be detected. Therefore, it is difficult to apply to the disclosed apparatus.
  • FIG. 8 the combination of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) slits will be examined.
  • a grid (MY) in which magenta (M) and yellow (Y) slits are combined is used and the imaging result is separated into RGB, an R component is obtained for the entire target surface, and G and B have different phases.
  • a striped image is obtained. Since information is obtained with the R component as a common primary color for the entire surface of the object, fine detection is possible, and the common primary color red (R) and another color (green (G) or blue (B)) are obtained. Therefore, it is possible to detect contamination.
  • the grating (MY) combining the slits of magenta (M) and yellow (Y) can acquire two images with different phases, can acquire the entire image, and can perform fine detection and contamination detection. Therefore, it is suitable for the disclosed apparatus.
  • the lattice (CY) that combines the slits of cyan (C) and yellow (Y) can acquire two images with different phases, acquire the entire image, and can perform fine detection and contamination detection. It is suitable for the disclosed apparatus.
  • CM cyan
  • M magenta
  • the amount of light emission is set to level 1 for copper or aluminum coins (100 yen, 50 yen, 1 yen), and copper or brass is used.
  • the light emission amount is set to level 2 which is larger than the level 1, and the nickel brass coin (500 yen) is set to level 3, which is another level.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing operation of the coin processing apparatus 10.
  • the coin processing device 10 first transports one coin (step 101), and identifies the type of coin by the material discrimination unit 201 (step 102).
  • the position detection unit 203 detects the arrival of a coin (step 103), and performs pre-imaging before the coin passes, that is, before the coin enters the imaging range of the camera 115 (step 104).
  • the illumination adjustment unit 202 adjusts the amount of light emitted from the light source 111 based on the type of coin, the brightness state in the image obtained by the pre-imaging, and controls the amount of light emitted from the slit pattern (step 105).
  • the slit pattern light is irradiated (step 106).
  • the camera 115 captures the entire surface of the coin (step 107), and stores the captured coin in the image storage unit 204.
  • the color separation unit 211 reads an image from the image storage unit 204 and separates it into RGB (step 108).
  • the density normalization processing unit 212 normalizes two-color image data that is a slit pattern having different phases among the separated RGB, and the height calculation unit 213 determines from the normalized data. Height calculation is performed to obtain three-dimensional measurement data (step 109).
  • the determination unit 206 compares the three-dimensional measurement data with the determination reference value stored in the determination reference value storage unit 207 to determine the authenticity of the coin, and the determination result output unit 208 outputs the determination result (step 110). ), The process is terminated.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining creation of three-dimensional measurement data.
  • FIG. 11 illustrates a case where cyan and yellow slit patterns are used.
  • RGB color stripe image captured by the camera 115
  • blue (B) stripe image data, green (G) image data, and red (R) stripe image data are obtained.
  • Blue (B) stripe image data, green (G) image data, and red (R) stripe image data are density distribution data (luminance distribution data), respectively.
  • Normalization is performed by dividing the blue (B) stripe image data by the green (G) image data to obtain normalized blue (B) stripe image data.
  • the red (R) stripe image data is normalized with the green (G) image data to obtain normalized red (R) stripe image data.
  • height is calculated
  • the height is obtained from the transition of the stripes in the normalized red (R) stripe image data to obtain red (R) height evaluation data.
  • the blue (B) height evaluation data and the red (R) height evaluation data are averaged to obtain three-dimensional measurement data.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining in detail the three-dimensional data generation process (step 109) shown in FIG.
  • the three-dimensional data generation unit 205 performs the process of FIG. 12 on the two-color fringe image data, which are slit patterns having different phases, among the RGB separated by the color separation unit 211.
  • the density normalization processing unit 212 of the three-dimensional data generation unit 205 acquires a fringe image (step 201), creates fringe image density correction data from the common color component data (step 202), and performs density correction (step 202). Step 203).
  • the height calculation unit 213 performs two-dimensional Fourier transform on the density-corrected fringe image data (step 204), performs frequency filtering that extracts only the fringe component (step 205), and performs two-dimensional inverse processing. Perform Fourier transform. Thereby, the phase value is obtained (step 206), and then the phase difference from the reference height is obtained (step 207). Thereafter, the sensitivity based on the difference in optical path length at the time of projection of the slit is corrected (step 208), the corrected phase difference is converted into a height value (step 209), and the processing for one coin is completed.
  • the determination process (step 110) using the three-dimensional measurement data shown in FIG. 10 uses a profile which is a graph shape of the average value of the heights of the ring portions on the concentric circles by edge extraction, height comparison by matching. This can be done by comparing heights.
  • FIG. 13 is a flowchart showing determination processing when edge extraction is used for three-dimensional measurement data.
  • the determination unit 206 takes in the three-dimensional measurement data (step 301).
  • the numerical value of the captured three-dimensional measurement data indicates the height of the coin surface at that position.
  • the determination unit 206 cuts out the entire surface of the coin as a target area (step 302).
  • the outline of a coin can be detected by discriminating with the edge information of the entire area of the coin.
  • the determination unit 206 performs edge extraction processing (step 303) on the cut out area.
  • Edge extraction uses primary differentiation, secondary differentiation, or the like. As an example, Kirsch, Laplacian, or the like can be used.
  • the determination unit 206 calculates an evaluation value used for determination from the extraction processing result (step 304). The average value of the extracted edges can be used as the evaluation value.
  • the determination unit 206 compares the evaluation value with the determination reference value stored in the determination reference value storage unit 207 (step 305). As a result, when the coin is a forged coin (step 306, Yes), the determination unit 206 performs a reject process of discharging the coin to the reject coin outlet 60 (step 307), and ends the process. On the other hand, when the coin is not a forged coin (step 306, No), the determination unit 206 counts the coin, performs a storing process (step 308), and ends the process.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a case where edge extraction is used for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 14 shows a specific example of the three-dimensional measurement data and a distribution example of the average value of the edges obtained from the three-dimensional measurement data.
  • the numerical value of the data indicates the height at that position on the coin surface. If the entire area of the coin is targeted, the outline of the coin becomes the object of determination. When discriminating by limiting the part of the coin, it is only necessary to obtain the outline and center of the coin, detect the rotational position, and apply the area mask.
  • the distribution of the average value of the counterfeit coin edge is smaller than the distribution of the edge of the true coin.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a determination process in a case where height comparison by matching is used for three-dimensional measurement data.
  • the determination unit 206 takes in the three-dimensional measurement data (step 401).
  • the numerical value of the data indicates the height at that position on the coin surface.
  • the determination unit 206 performs noise processing on the three-dimensional measurement data using, for example, a smoothing filter (step 402). Thereby, a noise component generated at the boundary portion of the outer diameter of the coin can be removed.
  • the determination unit 206 performs position correction processing on the data from which noise has been removed (step 403).
  • the position correction process the position of the coin is detected and corrected to the same reference position as the template. Specifically, coin contour detection, center detection, center alignment, rotational alignment, tilt correction, and offset correction are performed in order.
  • the contour detection can be detected at the rising edge of the outer diameter or the inner peripheral portion of the rim.
  • the determination unit 206 cuts out the target area with respect to the data subjected to the position correction (step 404).
  • a mask may be applied when the area is limited to an area.
  • the extracted target area is compared with the template (step 405), and an evaluation value is calculated (step 406).
  • a difference from the template is obtained for each pixel.
  • the template is preferably average data of a number of current currencies with position correction.
  • the evaluation value may be obtained by dividing the total value of the differences from the template by the number of pixels.
  • the determination unit 206 compares the evaluation value with the determination reference value stored in the determination reference value storage unit 207 (step 407). As a result, when the coin is a forged coin (step 408, Yes), the determination unit 206 performs a reject process of discharging the coin to the reject coin outlet 60 (step 409), and ends the process. On the other hand, when the coin is not a forged coin (step 408, No), the determination unit 206 counts the coin, performs storage processing (step 410), and ends the processing.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram in the case of using height comparison by matching for three-dimensional measurement data.
  • FIG. 16 shows a specific example of the three-dimensional measurement data, an example of the center obtained from the rise of the outer diameter, an example of the area cut-out mask, and an example of the distribution of the average value of differences from the template.
  • the height is indicated by the concentration distribution with respect to the surface of the coin. From the rise of the outer diameter of the coin, the center position of the coin can be obtained. By obtaining the center position, correcting the rotational position and applying the area cutout mask, it is possible to select a characteristic area of the coin as a determination target.
  • the distribution of the average value of the difference from the template of the counterfeit coin is larger than that of the genuine coin.
  • a value that separates the distribution that is, a determination reference value
  • forged coins can be identified.
  • a matching method a method using a density image can be used similarly.
  • FIG. 17 is a flowchart of a determination process in the case of performing height comparison using a profile for three-dimensional measurement data.
  • the determination unit 206 takes in the three-dimensional measurement data (step 501).
  • the captured three-dimensional measurement data is data in which each density value on the surface of the coin corresponds to the height at that position.
  • the determination unit 206 performs noise processing on the three-dimensional measurement data (step 502). Thereby, a noise component generated at the boundary portion of the outer diameter of the coin can be removed.
  • the determination unit 206 performs a center position detection process on the data from which noise has been removed (step 503).
  • this center position detection process the position of the coin is detected and corrected to the same reference position as the template. Specifically, the coin outline detection and the center detection are performed in this order.
  • the contour detection can be detected at the rising edge of the outer diameter or the inner peripheral portion of the rim.
  • the determination unit 206 calculates an evaluation value for the data for which the center position has been detected (step 504). Specifically, the total value (average value, profile) of the height data of the ring portions taken at equal intervals on the concentric circle is obtained, and the height value of the ring portion of the characteristic part is obtained. For example, a pearl-like pattern provided on the coin surface is used as the characteristic part.
  • the determination unit 206 compares the evaluation value with the determination reference value stored in the determination reference value storage unit 207 (step 505). As a result, when the coin is a forged coin (step 506, Yes), the determination unit 206 performs a reject process for discharging the coin to the reject coin outlet 60 (step S507), and ends the process. On the other hand, when the coin is not a forged coin (step S506, No), the determination unit 206 counts the coins, performs a storing process (step S508), and ends the process.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram when the height comparison using the profile is performed on the three-dimensional measurement data.
  • FIG. 18 shows a specific example of three-dimensional measurement data, a specific example of an average value of height data, and a distribution example of pearl height.
  • the numerical value of the data indicates the height at that position on the coin surface. Finding the center of this coin and taking the average value of the height data of each ring part on the concentric circle, the average value of the ring part height at the radius position where the outer edge of the coin and the pearl pattern are located is a profile The peak is getting above. Among these, the average value of the height in the ring part which becomes a pearl pattern part is used as the evaluation value as the pearl height.
  • the distribution of counterfeit coins is smaller than the distribution of genuine coins.
  • a determination threshold value that is, a determination reference value
  • coins are conveyed one by one, and the first region that transmits the first color component and the second region that transmits the second color component are alternately arranged.
  • the slit pattern light that has passed through the slit pattern is irradiated.
  • an image of the coin irradiated with the slit pattern light is captured, and the imaging result is separated into the first color component and the second color component, and the change of the slit pattern shape in the image data of the first color component
  • First height evaluation data is created, second height evaluation data is generated from a change in the slit pattern shape in the image data of the second color component, and the first height evaluation data and the second height evaluation data are generated.
  • 3D measurement data of coins is obtained from the height evaluation data. Since two types of slit pattern images having different phases are obtained by one imaging, it is possible to obtain unevenness information of a moving coin without being affected by fluctuations in the conveyance speed.
  • a slit pattern in which the first color component is green and the second color component is blue, and the first region and the second region are yellow and magenta regions that transmit red in common is preferable.
  • a slit pattern in which the first color component is red and the second color component is blue, and the first region and the previous two regions are yellow and cyan regions that transmit green in common is also suitable.
  • the first color component may be red
  • the second color component may be green
  • the first area and the second area may be a slit pattern that is a magenta and cyan area that transmits blue in common.
  • the separating unit separates the imaging result obtained by the imaging unit into a first color component, a second color component, and a common color component that the first region and the second region transmit in common
  • the three-dimensional data generation means uses the image data of the common color component for density correction of the image data of the first color component and the image data of the second color component. For this reason, density unevenness and illumination unevenness can be corrected and highly accurate determination can be performed. Pattern matching from image information is also possible.
  • the timing at which the coin enters the imaging range is detected, and the irradiation light amount of the slit pattern light is controlled based on the received light amount of the common color component that the first region and the second region transmit in common.
  • illumination can be performed according to the type and material of the coin.
  • the coin can be appropriately illuminated to obtain the three-dimensional measurement data.
  • the coin processing device and the coin processing method according to the present invention are useful for acquiring three-dimensional measurement data for evaluating the unevenness of the surface of the coin and for determining the coin.

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Abstract

　硬貨１００を一枚ずつ搬送し、第1の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターン１１３を透過したスリットパターン光を照射する。カメラ１１５がスリットパターン光が照射された硬貨の画像を撮像し、色分離部２１１が撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離する。高さ計算部２１３は、第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化と、第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化からそれぞれ高さ評価データを作成し、硬貨の三次元測定データを得る。判定部２０６は、三次元測定データに基づいて硬貨の真偽、種別（金種）、正損のうち少なくともいずれか一つを判定する。

Description

硬貨処理装置及び硬貨処理方法
　この発明は、硬貨を評価する硬貨処理装置及び硬貨処理方法に関し、特に、硬貨の表面の凹凸を評価する三次元測定データから硬貨の真偽、種別（金種）、正損を判定する硬貨処理装置及び硬貨処理方法に関する。
　従来、磁気センサによるセンシング結果やカメラによる撮像結果から対象物の三次元形状を求める技術が知られており、硬貨の真偽、種別、正損の判定などに用いられている。例えば、特許文献１には、磁束の変化を利用して一対の検出用磁極部が硬貨の凹凸形状を検出する磁気センサが開示されている。
　また、特許文献２には、コイン自身のコピーを貼り付けられた偽装硬貨の判別を可能にするために、画像入力部から出力される画像データについて出力値ごとに発生頻度をカウントし、出力値の発生頻度の分布から硬貨表面の凹凸模様を立体的に認識して硬貨の真偽を判別する技術が開示されている。
　また、特許文献３には、異なる周波数成分及び色成分を持つ複数のスリットパターンを合成したパターン光を物体に投影し、得られた変形格子画像を色成分毎に評価して物体の三次元形状を算出する技術が開示されている。
　また、特許文献４には、液晶素子で作成したスリット光パターンを投影レンズを用いて物体に投影し、画像データ解析によって物体の三次元座標を算出する際に、ガウスフィッティングを用いてスリット像の位置検出を行なうことで高精度化を図る技術が開示されている。
　さらに、特許文献５には、周期と向きが互いに異なる複数の一次元格子を色を変えて被測定物に投影し、撮像した格子像の色成分毎に位相を検出して被測定物の三次元形状を求める技術が開示されている。
特開２００１－１８８９３２号公報 特開平１０－１１６３６８号公報 特許第３５２５９６４号 特開２００９－７４８１４号公報 特開２００２－３１８１０９号公報
　しかしながら、従来の技術では、高速で搬送中の硬貨について高精度な評価を行なうことができないという問題点がある。具体的には、上記特許文献１によれば、例えば５００円硬貨のパール模様の有無を検知することはできるが、検出部分がスポット的であるために、模様が全面に亘るかどうかを確認することは難しい。
　また、上記特許文献２のものは、硬貨の凹凸を反射画像の濃淡に置換えて検知するものであり、硬貨をコピーしたものが貼られている場合には、読み取り面に緩やかな傾斜部分がないことが出力値のカウント結果のグラフから判るが、実際の凹凸を見るものではなく、硬貨汚れが発生した場合には、グラフの形状が変わってしまうことがあり、精度良く判別することができない。
　また、上記特許文献３～５の従来技術を用いたとしても、高速搬送される硬貨を精度良く評価することができないという問題点がある。具体的には、上記特許文献３によれば、凹凸により変形したスリットパターン画像の場合には、照明の強度ムラや凹凸パターンの影響による濃度ムラが含まれてしまい、これらのムラが三次元形状データを算出する際の精度低下要因となってしまう。
　また、上記特許文献４によれば、高速搬送される硬貨のような移動物体に適用すると、搬送中の速度や回転位置のばらつきなどによって、測定面に対してスリット光の投影間隔や位置を正確に制御することが難しくなるため、精度の高い三次元データを得ることができない。さらに、上記特許文献５によれば、一次元格子面毎に色を変えることとしているが、精度を上げるために一次元格子の細線の間隔を狭めるにも限界があり、十分な精度を得ることはできない。
　本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、搬送されている硬貨の表面の凹凸を高精度に評価する硬貨処理装置及び硬貨処理方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、硬貨を一枚ずつ搬送させる硬貨搬送路と、前記硬貨搬送路上の硬貨に対して第１の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射するスリットパターン光照射手段と、前記スリットパターン光が照射された前記硬貨の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像結果におけるスリットパターン形状の変化から前記硬貨の三次元測定データを得る三次元データ生成手段と、前記三次元測定データに基づいて、前記硬貨の真偽、種別、正損のうち少なくともいずれか一つを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記三次元データ生成手段は、前記撮像手段による撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離し、前記第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを作成し、前記第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを作成し、前記第１の高さ評価データと前記第２の高さ評価データから前記硬貨の三次元測定データを得ることを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記第１の色成分が緑色、前記第２の色成分が青色であり、前記第１の領域と前記第２の領域は赤色を共通に透過する黄色とマゼンタの領域であることを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記第１の色成分が赤色、前記第２の色成分が青色であり、前記第１領域と前記第２の領域は緑色を共通に透過する黄色とシアンの領域であることを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記第１の色成分が赤色、前記第２の色成分が緑色であり、前記第１領域と前記第２の領域は青色を共通に透過するマゼンタとシアンの領域であることを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記三次元データ生成手段は、前記撮像手段による撮像結果を前記第１の色成分、前記第２の色成分、前記第１の領域と前記第２の領域が共通に透過する共通色成分に分離し、前記共通色成分の画像データを前記第１の色成分の画像データと前記第２の色成分の画像データの濃度補正に用いることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発明において、前記判定手段は、前記三次元測定データのエッジを微分処理によって抽出し、抽出した微分データから求めた平均値と、真正な硬貨の標準的な平均値から求めた閾値とを比較して、前記硬貨の真偽を判定することを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発明において、前記判定手段は、前記硬貨の同心円上のリング部の高さデータの平均値が所定の値の範囲内にあれば真正の硬貨であると判定することを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発明において、前記判定手段は、前記硬貨の所定の領域について高さを示す値の平均値を求め、求めた平均値が所定範囲内にあれば真正の硬貨と判定することを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発明において、前記判定手段によって真正な硬貨と判定された硬貨を収納する収納庫と、前記判定手段によって真正な硬貨でないと判定された硬貨が搬送されるリジェクト手段とをさらに備えたことを特徴とする。
　また、本発明は、硬貨搬送路上に硬貨を一枚ずつ搬送させる硬貨搬送ステップと、前記硬貨搬送路上の硬貨に対して第１の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射するスリットパターン光照射ステップと、前記スリットパターン光が照射された前記硬貨の画像を撮像する撮像ステップと、前記撮像手段による撮像結果におけるスリットパターン形状の変化から前記硬貨の三次元測定データを得る三次元データ生成ステップと、前記三次元測定データに基づいて、前記硬貨の真偽、種別、正損のうち少なくともいずれか一つを判定する判定ステップとを含んだことを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記三次元データ生成ステップは、前記撮像ステップによる撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離する分離ステップと、前記第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを作成し、前記第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを作成し、前記第１の高さ評価データと前記第２の高さ評価データから前記硬貨の三次元測定データを得るデータ生成ステップとを含んだことを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記硬貨が撮像範囲に入るタイミングを検知するタイミング検知ステップと、前記第１の領域と前記第２の領域が共通に透過する共通色成分の受光量に基づいて前記スリットパターン光の照射光量を制御する照射光量制御ステップとをさらに含んだことを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記硬貨の撮像前に事前撮像を行なう事前撮像ステップをさらに含み、前記照射光量制御ステップは、前記事前撮像の結果に基づいて前記スリットパターン光の照射光量を制御することを特徴とする。
　また、本発明は、上記発明において、前記硬貨の種別を識別する種別識別ステップをさらに含み、前記照射光量制御ステップは、前記硬貨の種別に基づいて前記スリットパターン光の光量を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、硬貨搬送路上に硬貨を一枚ずつ搬送させ、第１の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射して硬貨の画像を撮像し、撮像結果におけるスリットパターン形状の変化から得られた前記硬貨の三次元測定データに基づいて、硬貨の真偽、種別、正損のうち少なくともいずれか一つを判定するので、硬貨の表面の凹凸を高精度に評価することができる。
　また、本発明によれば、撮像手段による撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離し、第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化と、第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から高さ評価データを求めて、硬貨の三次元測定データを得ることとしたので、搬送中の硬貨の表面の凹凸を高精度に評価可能な三次元測定データを得ることができる。
　また、本発明によれば、第１の色成分が緑色、第２の色成分が青色であり、第１の領域と第２の領域は赤色を共通に透過する黄色とマゼンタの領域であるので、共通色の赤の濃度分布で緑と青のスリットパターンの濃度分布を規格化し、高さ評価データを求めることができる。
　また、本発明によれば、第１の色成分が赤色、第２の色成分が青色であり、第1領域と第２の領域は緑色を共通に透過する黄色とシアンの領域であるので、共通色の緑の濃度分布で赤と青のスリットパターンの濃度分布を規格化し、高さ評価データを求めることができる。
　また、本発明によれば、第１の色成分が赤色、第２の色成分が緑色であり、第１領域と第２の領域は青色を共通に透過するマゼンタとシアンの領域であるので、共通色の青の濃度分布で赤と緑のスリットパターンの濃度分布を規格化し、高さ評価データを求めることができる。
　また、本発明によれば、撮像結果を第１の色成分、第２の色成分、共通色成分に分離し、共通色成分の画像データを第１の色成分の画像データと第２の色成分の画像データの濃度補正に用いるので、濃度ムラや照明ムラを補正して硬貨の三次元測定データを求めることができる。
　また、本発明によれば、三次元測定データのエッジを微分処理によって抽出し、抽出した微分データから求めた平均値と、真正な硬貨の標準的な平均値から求めた閾値とを比較して、硬貨の真偽を判定するので、硬貨の真偽を高精度に判定することができる。
　また、本発明によれば、硬貨の同心円上のリング部の高さデータの平均値が所定の値の範囲内にあれば真正の硬貨であると判定するので、硬貨の真偽を簡易かつ高精度に評価することができる。
　また、本発明によれば、硬貨の所定の領域について高さを示す値の平均値を求め、求めた平均値が所定範囲内にあれば真正の硬貨と判定するので、硬貨の特徴部分から真偽を高精度に評価することができる。
　また、本発明によれば、真正な硬貨と判定された硬貨を収納する収納庫と、判定手段によって真正な硬貨でないと判定された硬貨が搬送されるリジェクト手段とを備えたので、真偽の判定結果に基づいて硬貨の収納とリジェクトを行なうことができる。
　また、本発明によれば、前記硬貨が撮像範囲に入るタイミングを検知し、第１の領域と第２の領域が共通に透過する共通色成分の受光量に基づいてスリットパターン光の照射光量を制御するので、硬貨に合せた光量で適切な画像を取得し、三次元測定データを求めることができる。
　また、本発明によれば、硬貨の撮像前に事前撮像を行なってスリットパターン光の光量を制御するので、硬貨を適切に照明して三次元測定データを求めることができる。
　また、本発明によれば、硬貨の種別を識別してスリットパターン光の照射光量を制御するので、硬貨の種別に適合した照明を行なって三次元測定データを求めることができる。
図１は、本実施例に係る硬貨処理装置の主要部の構成について説明する説明図である。 図２は、三次元データ生成部の説明図である。 図３は、本実施例に係る硬貨処理装置の内部構成の概略を示す構成図である。 図４は、格子板に用いる第１の領域と第２の領域の色の組み合わせを説明するための説明図である。 図５は、計測面の高さによるスリットパターンの変形を説明するための説明図である。 図６は、縞の変移からの高さ算出を説明するための説明図である。 図７は、スリットパターンに使用する色の組み合わせを説明するための説明図である（その１）。 図８は、スリットパターンに使用する色の組み合わせを説明するための説明図である（その２）。 図９は、硬貨の材質と光源の制御を説明するための説明図である。 図１０は、硬貨処理装置の処理動作を示すフローチャートである。 図１１は、三次元測定データの作成を説明するための説明図である。 図１２は、図１０に示した三次元データ生成処理（ステップＳ１０９）を説明するフローチャートである。 図１３は、三次元測定データに対してエッジ抽出を用いる場合の判定処理を示すフローチャートである。 図１４は、三次元測定データに対してエッジ抽出を用いる場合の説明図である。 図１５は、三次元測定データに対してマッチングによる高さ比較を用いる場合の判定処理のフローチャートである。 図１６は、三次元測定データに対してマッチングによる高さ比較を用いる場合の説明図である。 図１７は、三次元測定データに対してプロファイルを用いた高さ比較を行なう場合の判定処理のフローチャートである。 図１８は、三次元測定データに対してプロファイルを用いた高さ比較を行なう場合の説明図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明に係る硬貨処理装置及び硬貨処理方法の実施例を詳細に説明する。
　図１は、本実施例に係る硬貨処理装置の主要部の構成を説明するための説明図である。本実施例に係る硬貨処理装置は、識別部３４及び制御部１６を有する。識別部３４は、押さえベルト１０１により硬貨１００を一枚ずつ押さえて硬貨搬送路上を搬送し、撮像ユニット１１０により硬貨の表面を撮像する。
　また、識別部３４は、磁気センサ１０２を備えており、制御部１６内部の材質判別部２０１は、磁気センサのセンシング結果に基づいて硬貨の材質を判別する。制御部１６内部の照明調整部２０２は、硬貨の材質に基づいて撮像ユニット１１０内部の光源１１１の光量を制御する。
　識別部３４において、光源１１１、集光レンズ１１２、格子板１１３、投影レンズ１１４は、スリットパターン光照射部を構成する。光源１１１が発した光は、集光レンズ１１２によって集光された後、格子板１１３を通過してスリットパターン光となり、投影レンズ１１４を経て硬貨１００に照射される。ここで、格子板１１３は、第1の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンである。
　カメラ１１５は、スリットパターン光の硬貨１００からの反射光を撮像し、制御部１６内部の画像記憶部２０４に記憶する。なお、硬貨１００の通過タイミングはセンサ１１６によって検知され、制御部１６内部の位置検出部２０３がセンサ１１６の検知結果に基づいてカメラ１１５の撮像タイミングを決定する。
　制御部１６の三次元データ生成部２０５は、画像記憶部２０４に記憶された画像データから硬貨１００の三次元測定データを算定する処理部である。この三次元データ生成部２０５は、色分離部２１１、濃度規格化処理部２１２及び高さ計算部２１３を有する。
　色分離部２１１は、画像記憶部２０４に記憶された画像データを第１の色成分、第２の色成分、第１の領域と第２の領域で共に通過する共通色成分(原色)に分離する。濃度規格化処理部２１２は、第１の色成分の濃度を共通色成分の濃度で除算して規格化する処理を行う。また、この濃度規格化処理部２１２は、第２の色成分の濃度を共通色成分の濃度で除算して規格化する処理を行う。ここで、濃度とは輝度のことである。
　高さ計算部２１３は、規格化された第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを生成する。また、この高さ計算部２１３は、規格化された第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを生成する。そして、高さ計算部２１３は、第１の高さ評価データ及び第２の高さ評価データから硬貨の三次元測定データを得る。かかる三次元測定データの一例として、第１の高さ評価データ及び第２の高さ評価データの平均値を用いることができる。
　制御部１６内部の判定部２０６は、高さ計算部２１３が算出した高さと、判定基準値記憶部２０７に記憶された判定基準値とを比較して、硬貨１００の真偽判定を行なう処理部であり、判定結果出力部２０８は、判定部２０６の判定結果を出力する処理部である。判定基準値は、例えば、真正な硬貨の標準的な平均値から求めた高さの閾値である。また、高さ計算部２１３が算出した高さデータを微分処理したデータの平均値と真正な硬貨の標準的な平均値から求めた閾値と比較することもできる。
　図２は、三次元データ生成部２０５を説明するための説明図である。図２に示した例では、格子板１１３は、第１の色成分が赤（Ｒ）、第２の色成分が青（Ｂ）であり、第1領域が黄、第２の領域がシアンであるものとする。第１の領域と第２の領域は緑（Ｇ）を共通色成分として透過する。
　黄のスリットパターンとシアンのスリットパターンをライン幅Ｌとスペース幅Ｓとして説明する。ライン幅Ｌとスペース幅Ｓが等しく、周期ＴはＬ＋Ｓである。周期Ｔは、硬貨の投影面で、一例として０．３～０．４mmとする。黄のスリットとシアンのスリットが交互に配置されているので、合成された格子パターンにおいて、黄のスリットパターンとシアンのスリットパターンは互いに半周期の位相シフトがあることになる。また、シアンと黄のスリットは共に緑を透過するので、緑の成分は濃度補正データ（輝度補正データ）として使用できる。
　かかる格子板を用いることで、撮像回数を増加することなく、照射されるスリットパターンが互いに半周期の位相シフトした２枚のスリット画像データと濃度補正データを１回の撮像で同時に撮像することができる。
　このように、識別部３４は、２種の異なる色成分で同じ周波数成分（ライン幅＝スペース幅）のスリットパターンが互いに半周期の位相シフトとなるように合成したスリットパターンを硬貨へ照射し、カラーカメラで撮像したカラー画像をＲＧＢの色成分毎に分離することで、位相の異なる（反転した）２種のスリット画像と照明ムラや外来光などをキャンセルするための濃度補正データを１回の撮像で同時に取得することができる。
　図２に示した例では、シアンと黄のスリットパターンを照射して撮像した硬貨の画像を色分離部２１１がＲＧＢに分離すると、赤（Ｒ）成分と青（Ｂ）成分で位相が反転したスリット画像が得られる。そして、緑（Ｇ）成分として、スリットパターンの影響が少なく照明ばらつきなどによる濃度ムラが検出された画像が得られる。
　濃度規格化処理部２１２は、緑（Ｇ）成分のデータでＢ成分のデータとＲ成分のデータを補正し、高さ計算部２１３は、規格化されたＢ成分のデータとＲ成分のデータからそれぞれ高さ評価データを算出し、その結果を平均化して三次元測定データとする。
　図３は、本実施例に係る硬貨処理装置の内部構成の概略を示す構成図である。図３に示すように、硬貨処理装置１０は、略直方体形状の筐体１２と、この筐体１２の外部から内部に硬貨を投入するための投入口１４と、投入口１４に投入された硬貨を後述する硬貨貯留繰出部７０に供給するための供給部２０と、供給部２０から供給された硬貨を貯留するとともにこの貯留された硬貨の繰出しを行なう硬貨貯留繰出部７０とを備えている。これらの投入口１４、供給部２０及び硬貨貯留繰出部７０は、硬貨を硬貨処理装置１０の内部に受け入れるための受入部を構成する。
　この硬貨貯留繰出部７０には、当該硬貨貯留繰出部７０から繰り出された硬貨を筐体１２の内部で搬送する搬送部３０が接続されており、この搬送部３０には硬貨の金種や正損、真偽等の識別を行なう識別部３４が設けられている。また、搬送部３０の下流側には、選別部３２（硬貨案内部の一部）が接続されており、この選別部３２によって搬送部３０から搬送された硬貨が、識別部３４の識別結果に基づき金種別又は混合状態での硬貨の収納先が選別されるようになっている。
　具体的には、選別部３２における硬貨の搬送路３１ａ（硬貨案内部の一部）には、複数（例えば３つ）の開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（硬貨案内部の一部）が設けられている。各開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、それぞれリジェクト硬貨シュート６２やシュート３２ａ，３２ｂにそれぞれ送られるようになっている。
　さらに、搬送路３１ａの下流側端部において、各開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの更に下流側には開口部３６ｄが設けられている。この開口部３６ｄは、シュート３２ｃに連通されている。搬送路３１ａにより搬送される硬貨が各開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃに入らなかった場合には、この硬貨が搬送路３１ａの下流側端部まで搬送され、開口部３６ｄに入るようにされている。開口部３６ｄに入った硬貨はシュート３２ｃに送られる。
　前述のように、選別部３２にはリジェクト硬貨シュート６２が接続されており、識別部３４により識別できなかった硬貨や識別部３４により正常な硬貨ではないと識別された硬貨がリジェクト硬貨として選別部３２の開口部３６ａからリジェクト硬貨シュート６２に送られる。また、リジェクト硬貨シュート６２の下流側端部には筐体１２の外部からアクセス可能なリジェクト硬貨取出口６０が設けられており、リジェクト硬貨シュート６２からのリジェクト硬貨がリジェクト硬貨取出口６０に送られる。これにより、操作者はリジェクト硬貨取出口６０からリジェクト硬貨を取り出すことが可能となる。また、硬貨貯留繰出部７０から排出シュート６４に送られた物体もリジェクト硬貨取出口６０に送られる。
　選別部３２の下方には一時保留部４０が設けられている。この一時保留部４０は、金種別の状態又は混合状態で硬貨を一時的に保留する複数（例えば３つ）の一時保留部分４０ａ，４０ｂ，４０ｃにより構成される。選別部３２で選別された硬貨は、各一時保留部分４０ａ，４０ｂ，４０ｃにそれぞれ対応するシュート３２ａ，３２ｂ，３２ｃ（硬貨案内部の一部）を介して、これらの一時保留部分４０ａ，４０ｂ，４０ｃに送られることになる。
　また、一時保留部４０の下方には更に収納部５０が設けられている。この収納部５０は、金種別の状態又は混合状態で硬貨を収納する複数（例えば３つ）のカセット５０ａ，５０ｂ，５０ｃにより構成されている。各一時保留部分４０ａ，４０ｂ，４０ｃに一時的に保留された硬貨は、各カセット５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ対応するシュート４２ａ，４２ｂ，４２ｃ（硬貨案内部の一部）を介して、これらのカセット５０ａ，５０ｂ，５０ｃに送られる。なお、一時保留部４０は、入金取引時にトラブルが発生した場合に全額を返却できるようにするために設けられている。
　図４は、格子板１１３に用いられる第１の領域と第２の領域の色の組み合わせを説明するための説明図である。ＲＧ（黄）とＲＢ（マゼンタ）を用いた場合には、赤（Ｒ）が共通色成分となり、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のスリットパターンが得られる。また、ＲＧ（黄）とＧＢ（シアン）を用いた場合には、緑（Ｇ）が共通色成分となり、赤（Ｒ）と青（Ｂ）のスリットパターンが得られる。そして、ＲＢ（マゼンタ）とＧＢ（シアン）を用いた場合には、青（Ｂ）が共通色成分となり、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）のスリットパターンが得られる。
　次に、図５，図６を参照して高さの算出について説明する。図５は、計測面の高さによるスリットパターンの変形を説明するための説明図である。格子板１１３を通して光源１１１からの光を計測面に照射してカメラ１１５で撮像すると、格子板の縞パターンは計測面の高さによって変形し、変形縞画像として撮像される。
　図６は、縞の変移からの高さ算出を説明するための説明図である。図６に示したように、計測対象の面の高さをｈとし、縞（スリット）パターンの投影方向と観測方向（撮像方向）の角度をθとし、縞の変形（変移）量をΔＸとすると、ΔＸ＝ｈ×Ｔａｎθの関係式が成立し、縞の変形量ΔＸから計測面の高さｈを求めることができる。
　次に、図７、図８を参照してスリットパターンに使用する色の組み合わせを説明する。図７に示したように、黒（Ｂｌ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（Ｂｌ＋Ｗ）では、黒（Ｂｌ）のスリットが全ての光を遮断し、白（Ｗ）のスリットが全ての光を透過する。このため、ＲＧＢに分離すると、黒（Ｂｌ）のスリットの部分からは情報が得られず、白（Ｗ）のスリットに対してＲＧＢの全てについての情報が得られる。したがって、白（Ｗ）のスリットに対応する一枚の画像（１ショット）から三次元形状の検知ができるが、位相のシフトした２枚の画像（２ショット）を得ることはできない。また、黒（Ｂｌ）のスリットが遮光部となり、微細検知に向かない。また、黒（Ｂｌ）のスリットでは画像情報がないので汚損を検知することができない。したがって、黒（Ｂｌ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（Ｂｌ＋Ｗ）は、開示の装置へ適用することが難しい。
　ＲＧＢのスリットの組み合わせについて検討する。硬貨全面に照射した２種類のスリットに共通な原色があれば微細検知が可能であり、汚損を見るためには、２種類のスリットに共通な原色とさらにもう１色が必要で、２色の比率を求めて汚れを検出する。
　緑（Ｇ）と青（Ｂ）のスリットを組み合わせた格子（ＧＢ）を用いた場合に、撮像結果をＲＧＢに分離すると、共通な原色がないので微細検知は不可であり、各スリットが単色であるため汚損を検知することができない。したがって、開示の装置へ適用することが難しい。そして、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）のスリットを組み合わせた格子（ＲＧ）は、共通な原色がないので微細検知は不可であり、各スリットが単色であるため汚損を検知することができない。したがって、開示の装置へ適用することが難しい。
　同様に、赤（Ｒ）と青（Ｂ）のスリットを組み合わせた格子（ＲＢ）は、共通な原色がないので微細検知は不可であり、各スリットが単色であるため汚損を検知することができない。したがって、開示の装置へ適用することが難しい。
　ＲＧＢのいずれかと白（Ｗ）のスリットを交互に配置した組み合わせについて説明する。青（Ｂ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＢＷ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、ＲとＧについて位相の異なる２枚の画像を得ることができないが、対象の全面についてＢ成分の画像が得られるため微細検知ができる。しかし、青（Ｂ）のスリット部は１色しかないので汚損を検知することができない。したがって、開示の装置へ適用することが難しい。
　同様に、緑（Ｇ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＧＷ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、位相の異なる２枚の画像を得ることができないことが問題点となり、開示の装置へ適用することが難しい。そして、赤（Ｒ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＲＷ）を用いた場合に、撮像結果をＲＧＢに分離すると、位相の異なる２枚の画像を得ることができないことが問題点となり、開示の装置へ適用することが難しい。
　図８では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（Ｙ）のスリットの組み合わせについて検討する。マゼンタ（Ｍ）と黄（Ｙ）のスリットを組み合わせた格子（ＭＹ）を用いた場合に、撮像結果をＲＧＢに分離すると、Ｒ成分が対象の全面について得られ、ＧとＢについて位相の異なる２枚の縞画像が得られる。対象の全面について共通な原色としてＲ成分で情報が得られるため、微細検知が可能であり、共通な原色である赤（Ｒ）ともう１色（緑（Ｇ）又は青（Ｂ））が得られることから、汚損の検知もできる。このように、マゼンタ（Ｍ）と黄（Ｙ）のスリットを組み合わせた格子（ＭＹ）は、位相の異なる２枚の画像を取得し、全面の画像の取得ができ、微細検知と汚損検知ができるので、開示の装置に好適である。
　同様に、シアン（Ｃ）と黄（Ｙ）のスリットを組み合わせた格子（ＣＹ）を用いた場合に、撮像結果をＲＧＢに分離すると、Ｇ成分が対象の全面について得られ、ＲとＢについて位相の異なる２枚の縞画像が得られる。対象の全面について共通な原色としてＧ成分で情報が得られるため、微細検知が可能であり、共通な原色である緑（Ｇ）ともう１色（赤（Ｒ）又は青（Ｂ））が得られることから、汚損の検知もできる。このように、シアン（Ｃ）と黄（Ｙ）のスリットを組み合わせた格子（ＣＹ）は、位相の異なる２枚の画像の取得、全面の画像の取得ができ、微細検知と汚損検知ができるので、開示の装置に好適である。
　また、シアン（Ｃ）とマゼンタ（Ｍ）のスリットを組み合わせた格子（ＣＭ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、Ｂ成分が対象の全面について得られ、ＲとＧについて位相の異なる２枚の縞画像が得られる。対象の全面について共通な原色としてＢ成分で情報が得られるため、微細検知が可能であり、共通な原色である青（Ｂ）ともう１色（赤（Ｒ）又は緑（Ｇ））が得られることから、汚損の検知もできる。このように、シアン（Ｃ）とマゼンタ（Ｍ）のスリットを組み合わせた格子（ＣＭ）は、位相の異なる２枚の画像の取得、全面の画像の取得ができ、微細検知と汚損検知ができるので、開示の装置に好適である。
　ＣＭＹのいずれかと白（Ｗ）を交互に配置した組み合わせについて説明する。シアン（Ｃ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＣＷ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、Ｒ成分のみについてスリットパターンの画像が得られる。また、対象の全面についてＧ成分とＢ成分の画像が得られる。共通な原色である青（Ｂ）と緑（Ｇ）が得られることから微細の検知ができ、青（Ｂ）と緑（Ｇ）の比率がとれることから汚損の検知もできる。しかし、位相の異なる２枚の画像を得ることができないことが問題点であり、開示の装置へ適用することが難しい。
　同様に、マゼンタ（Ｍ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＭＷ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、位相の異なる２枚の画像を得ることができないことが問題点となり、開示の装置へ適用することが難しい。そして、黄（Ｙ）と白（Ｗ）のスリットを組み合わせた格子（ＲＷ）を用いた場合、撮像結果をＲＧＢに分離すると、位相の異なる２枚の画像を得ることができないことが問題点となり、開示の装置への適用することが難しい。
　次に、硬貨の種類と光源１１１の発光量の制御について説明する。硬貨の種類、特に材質によって反射率が異なるので、反射率の高い硬貨を撮像する時は光源１１１の明るさを下げ、反射率の低い硬貨を撮像する時は光源１１１の明るさを上げることが望ましい。具体的には、図９に示したように、材質判別部２０１による判別の結果、白銅系やアルミニウムの硬貨（１００円、５０円、１円）については発光量をレベル１とし、銅や黄銅系の硬貨（５円、１０円）については発光量をレベル１よりも大きいレベル２とし、ニッケル黄銅系の硬貨（５００円）は別のレベルであるレベル３とする。
　次に、硬貨処理装置１０の処理動作について説明する。図１０は、硬貨処理装置１０の処理動作を説明するフローチャートである。説明のため硬貨１枚の処理を例に取ることとする。硬貨処理装置１０は、まず、硬貨を１枚搬送し（ステップ１０１）、材質判別部２０１による硬貨の種別の識別を行なう（ステップ１０２）。
　その後、位置検出部２０３が硬貨の到来を検知し（ステップ１０３）、硬貨の通過前、すなわち、硬貨がカメラ１１５の撮像範囲に入る前に事前撮像を行なう（ステップ１０４）。照明調整部２０２は、硬貨の種別や、事前撮像によって得られた画像における輝度の状態などに基づいて光源１１１の発光量を調整し、スリットパターンからの照射光量を制御して（ステップ１０５）、スリットパターン光を照射する（ステップ１０６）。
　その後、カメラ１１５の撮像範囲に硬貨が入ったタイミングでカメラ１１５が硬貨の全面を撮像し（ステップ１０７）、撮像した硬貨を画像記憶部２０４に記憶する。色分離部２１１は、画像記憶部２０４から画像を読み出してＲＧＢに分離する（ステップ１０８）。
　濃度規格化処理部２１２は、分離したＲＧＢのうち、位相の異なるスリットパターンである２色の画像データについて残りの１色の画像データで規格化し、高さ計算部２１３は規格化されたデータから高さ計算を行なって、三次元測定データを得る（ステップ１０９）。判定部２０６は、三次元測定データを判定基準値記憶部２０７に記憶された判定基準値と比較して硬貨の真偽を判定し、判定結果出力部２０８が判定結果を出力して（ステップ１１０）、処理を終了する。
　図１１は、三次元測定データの作成を説明するための説明図である。図１１では、シアンと黄のスリットパターンを使用した場合を例示している。カメラ１１５が撮像したカラー縞画像をＲＧＢに分離すると、青（Ｂ）縞画像データ、緑（Ｇ）画像データ、赤（Ｒ）縞画像データが得られる。青（Ｂ）縞画像データ、緑（Ｇ）画像データ、赤（Ｒ）縞画像データはそれぞれ濃度の分布データ(輝度分布データ)である。
　青（Ｂ）縞画像データを緑（Ｇ）画像データで除算することにより規格化し、規格化青（Ｂ）縞画像データを得る。同様に、赤（Ｒ）縞画像データを緑（Ｇ）画像データで規格化し、規格化赤（Ｒ）縞画像データを得る。そして、規格化青（Ｂ）縞画像データの縞の変移から高さを求めて青（Ｂ）高さ評価データを得る。同様に、規格化赤（Ｒ）縞画像データの縞の変移から高さを求めて赤（Ｒ）高さ評価データを得る。この青（Ｂ）高さ評価データと赤（Ｒ）高さ評価データを平均化して三次元測定データを得る。
　図１２は、図１０に示した三次元データ生成処理（ステップ１０９）を詳細に説明するフローチャートである。三次元データ生成部２０５は、色分離部２１１が分離したＲＧＢのうち、位相の異なるスリットパターンである２色の縞画像データについてそれぞれ図１２の処理を行なう。
　三次元データ生成部２０５の濃度規格化処理部２１２は、縞画像を取得して（ステップ２０１）、共通色成分のデータから縞画像濃度補正データを作成し（ステップ２０２）、濃度補正を行なう（ステップ２０３）。
　高さ計算部２１３は、濃度補正を施された縞画像データに対して２次元フーリエ変換を行い（ステップ２０４）、縞成分のみを抽出する周波数フィルタリングを行なった後（ステップ２０５）、２次元逆フーリエ変換を行なう。これにより、位相値が求まり（ステップ２０６）、次に基準高さからの位相差を求める（ステップ２０７）。その後、スリットの投影時の光路長の違いに基づく感度を補正し（ステップ２０８）、補正された位相差を高さ値に換算して（ステップ２０９）、硬貨１枚分の処理を終了する。
　図１０に示した三次元測定データを用いた判定処理（ステップ１１０）は、エッジ抽出、マッチングによる高さ比較並びに同心円上の各リング部の高さの平均値のグラフの形状であるプロファイルを用いた高さ比較などによって行なうことができる。
　図１３は、三次元測定データに対してエッジ抽出を用いる場合の判定処理を示すフローチャートである。判定部２０６は、三次元測定データを取り込む（ステップ３０１）。取り込んだ三次元測定データの数値が、硬貨の表面のその位置における高さを示している。判定部２０６は、硬貨の表面の全域を対象エリアとして切り出す（ステップ３０２）。このように硬貨の全域のエッジ情報で判別することで、硬貨の輪郭を検出することができる。判定部２０６は、切り出したエリアに対してエッジ抽出処理（ステップ３０３）する。エッジ抽出は、１次微分や２次微分などを用いる。一例として、Ｋｉｒｓｃｈ、ラプラシアンなどを用いることができる。
　判定部２０６は、抽出処理結果から判定に用いる評価値を算出する（ステップ３０４）。抽出したエッジの平均値を評価値として利用することができる。判定部２０６は、評価値を判定基準値記憶部２０７に記憶した判定基準値と比較する（ステップ３０５）。この結果、硬貨が偽造貨である場合には（ステップ３０６，Ｙｅｓ）、判定部２０６は、硬貨をリジェクト硬貨取出口６０に排出するリジェクト処理を行なって（ステップ３０７）、処理を終了する。一方、硬貨が偽造貨でない場合には（ステップ３０６，Ｎｏ）、判定部２０６は、硬貨を計数し、収納処理を行なって（ステップ３０８）、処理を終了する。
　図１４は、三次元測定データに対してエッジ抽出を用いる場合を説明するための説明図である。図１４には、三次元測定データの具体例と、三次元測定データから求めたエッジの平均値の分布例を示している。
　三次元測定データの具体例に示したように、データの数値が硬貨表面のその位置における高さを示している。硬貨の全域を対象とすれば、硬貨の輪郭が判定の対象となる。硬貨の部位を制限して判別する場合には、硬貨の輪郭と中心を求めて回転位置を検出し、エリアマスクを適用すればよい。
　エッジの平均値の具体例では、偽造貨のエッジの平均値の分布は、正貨のエッジの分布よりも値が小さい。この分布を分離する値を判定閾値、すなわち判定基準値とすることで、偽造貨の識別を行なうことができる。
　図１５は、三次元測定データに対してマッチングによる高さ比較を用いる場合の判定処理を示すフローチャートである。判定部２０６は、三次元測定データを取り込む（ステップ４０１）。取り込んだ三次元測定データは、データの数値が硬貨表面のその位置における高さを示している。判定部２０６は、三次元測定データに対して例えば平滑化フィルター等を用いてノイズ処理を行なう（ステップ４０２）。これによって、硬貨の外径の境界部に発生するノイズ成分を除去することができる。
　ノイズを除去したデータに対し、判定部２０６は、位置補正処理を行なう（ステップ４０３）。位置補正処理では、硬貨の位置を検出し、テンプレートと同じ基準位置に補正する。具体的には、硬貨輪郭検出、中心検出、中心位置合せ、回転位置合せ、傾斜補正、オフセット補正を順に行なう。なお輪郭検出は、外径又はリム内周部の立ち上がりで検出することができる。
　位置補正を行なったデータに対し、判定部２０６は、対象エリアの切り出しを行なう（ステップ４０４）。部位を制限してエリアとする場合には、マスクを適用すればよい。切り出した対象エリアとテンプレートを比較し（ステップ４０５）、評価値を算出する（ステップ４０６）。テンプレートとの比較では、画素ごとにテンプレートとの差分を求める。テンプレートは、位置補正した多数の流通貨の平均データが好適である。評価値の算出では、テンプレートとの差の合計値を画素数で除算し、平均値を求めればよい。
　判定部２０６は、評価値を判定基準値記憶部２０７に記憶された判定基準値と比較する（ステップ４０７）。この結果、硬貨が偽造貨である場合には（ステップ４０８，Ｙｅｓ）、判定部２０６は、硬貨をリジェクト硬貨取出口６０に排出するリジェクト処理を行なって（ステップ４０９）、処理を終了する。一方、硬貨が偽造貨でない場合には（ステップ４０８，Ｎｏ）、判定部２０６は、硬貨を計数し、収納処理を行なって（ステップ４１０）、処理を終了する。
　図１６は、三次元測定データに対してマッチングによる高さ比較を用いる場合の説明図である。図１６には、三次元測定データの具体例、外径の立ち上がりから求めた中心の例、エリア切り出しマスクの例、テンプレートとの差分の平均値の分布例を示している。
　三次元測定データの具体例に示したように、硬貨の表面に対して濃度分布によって高さが示されている。この硬貨の外径の立ち上がりから、硬貨の中心位置を求めることができる。中心位置を求め、回転位置を補正してエリア切り出しマスクを適用することで、硬貨の特徴的な領域を判定対象として選択することができる。
　テンプレートとの差分の平均値の分布例では、偽造貨のテンプレートとの差分の平均値の分布は、正貨のそれの分布よりも値が大きい。この分布を分離する値を判定閾値すなわち判定基準値とすることで、偽造貨の識別を行なうことができる。また、マッチング方法については濃度画像を用いたものが同様に使える。
　図１７は、三次元測定データに対してプロファイルを用いた高さ比較を行なう場合の判定処理のフローチャートである。判定部２０６は、三次元測定データを取り込む（ステップ５０１）。取り込んだ三次元測定データは、硬貨の表面の各濃度値がその位置における高さに対応したデータである。判定部２０６は、三次元測定データに対してノイズ処理を行なう（ステップ５０２）。これによって、硬貨の外径の境界部に発生するノイズ成分を除去することができる。
　ノイズを除去したデータに対し、判定部２０６は、中心位置検出処理を行なう（ステップ５０３）。この中心位置検出処理では、硬貨の位置を検出し、テンプレートと同じ基準位置に補正する。具体的には、硬貨輪郭検出、中心検出の順に行なう。なお輪郭検出は、外径又はリム内周部の立ち上がりで検出することができる。
　中心位置検出を行なったデータに対し、判定部２０６は、評価値を算出する（ステップ５０４）。具体的には、同心円上に等間隔で取ったリング部の高さデータの合計値（平均値、プロファイル）を求め、特徴部位のリング部の高さ値を求める。例えば、硬貨表面に設けられたパール状の模様を特徴部位とする。
　判定部２０６は、評価値を判定基準値記憶部２０７に記憶された判定基準値と比較する（ステップ５０５）。この結果、硬貨が偽造貨である場合には（ステップ５０６，Ｙｅｓ）、判定部２０６は、硬貨をリジェクト硬貨取出口６０に排出するリジェクト処理を行なって（ステップＳ５０７）、処理を終了する。一方、硬貨が偽造貨でない場合には（ステップＳ５０６，Ｎｏ）、判定部２０６は、硬貨を計数し、収納処理を行なって（ステップＳ５０８）、処理を終了する。
　図１８は、三次元測定データに対してプロファイルを用いた高さ比較を行なう場合の説明図である。図１８には、三次元測定データの具体例、高さデータの平均値の具体例、パール高さの分布例を示している。
　三次元測定データの具体例に示したように、データの数値が硬貨表面のその位置における高さを示している。この硬貨の中心を求め、同心円上の各リング部の高さデータの平均値を取ると、硬貨の外周エッジとパール模様の配置されている半径の位置のリング部の高さの平均値がプロファイル上でピークを得ている。このうち、パール模様部となるリング部における高さの平均値をパール高さとして評価値に用いる。
　パール高さの分布例では、偽造貨の分布は、正貨の分布よりも値が小さい。この分布を分離する値を判定閾値すなわち判定基準値とすることで、偽造貨の識別を行なうことができる。
　上述してきたように、本実施例では、硬貨を一枚ずつ搬送し、第1の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射する。そして、スリットパターン光が照射された前記硬貨の画像を撮像して撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離し、第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを作成し、前記第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを生成し、第１の高さ評価データと前記第２の高さ評価データから硬貨の三次元測定データを得る。位相の異なる２種類のスリットパターン画像が一度の撮像によって得られるため、搬送速度の変動の影響を受けることなく、動いている硬貨の凹凸情報を得ることが可能となる。
　なお、第１の色成分が緑、第２の色成分が青であり、第１の領域と第２の領域は赤を共通に透過する黄とマゼンタの領域であるスリットパターンが好適である。また、第１の色成分が赤、前記第２の色成分が青であり、第1領域と前２の領域は緑色を共通に透過する黄とシアンの領域であるスリットパターンも好適である。そして、第１の色成分が赤、第２の色成分が緑であり、第１領域と第２の領域は青を共通に透過するマゼンタとシアンの領域であるスリットパターンでもよい。
　また、本実施例では、分離手段は、撮像手段による撮像結果を第１の色成分、第２の色成分、第１の領域と第２の領域が共通に透過する共通色成分に分離し、三次元データ生成手段は、共通色成分の画像データを第１の色成分の画像データと第２の色成分の画像データの濃度補正に用いる。このため、濃度ムラ、照明ムラを補正し、高精度な判定を行なうことができる。また、画像情報からのパターンマッチングも可能である。
　また、本実施例では、硬貨が撮像範囲に入るタイミングを検知し、第１の領域と第２の領域が共通に透過する共通色成分の受光量に基づいてスリットパターン光の照射光量を制御することで、硬貨の種別、材質に合せて照明を行なうことができる。さらに、硬貨の撮像前に事前撮像を行なってスリットパターン光の光量を制御することで、硬貨に対して適切な照明を行なって三次元測定データを得ることができる。
　このようにして得られた三次元測定データに基づいて、硬貨の真偽、種別（金種）、正損を判定することで、判定精度の向上を図ることができる。すなわち、三次元測定データから硬貨おける凹凸模様のエッジ形状の特徴が検出できるため、精度良く真偽判定を行なうことができる。また、硬貨の凹凸模様における三次元測定データにより、正損（歪みが生じた変形貨、摩耗貨、傷がついたもの）の判別精度が向上する。
　以上のように、本発明に係る硬貨処理装置及び硬貨処理方法は、硬貨の表面の凹凸を評価する三次元測定データの取得及び硬貨の判定に有用である。
　１０　硬貨処理装置
　１２　筐体
　１４　投入口
　１６　制御部
　２０　供給部
　３０　搬送部
　３１ａ　搬送路
　３２　選別部
　３２ａ，３２ｂ，３２ｃ　シュート
　３４　識別部
　３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ　開口部
　４０　一時保留部
　４０ａ，４０ｂ，４０ｃ　一時保留部分
　４２ａ，４２ｂ，４２ｃ　シュート
　５０　収納部
　５０ａ，５０ｂ，５０ｃ　カセット
　６０　リジェクト硬貨取出口
　６２　リジェクト硬貨シュート
　６４　排出シュート
　７０　硬貨貯留繰出部
　１００　硬貨
　１０１　ベルト
　１０２　磁気センサ
　１１０　撮像ユニット
　１１１　光源
　１１２　集光レンズ
　１１３　スリットパターン
　１１３　格子板
　１１４　投影レンズ
　１１５　カメラ
　１１６　センサ
　２０１　材質判別部
　２０２　照明調整部
　２０３　位置検出部
　２０４　画像記憶部
　２０５　三次元データ生成部
　２０６　判定部
　２０７　判定基準値記憶部
　２０８　判定結果出力部
　２１１　色分離部
　２１２　濃度規格化処理部
　２１３　計算部

Claims (15)

  1. 　硬貨を一枚ずつ搬送させる硬貨搬送路と、
    　前記硬貨搬送路上の硬貨に対して第１の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射するスリットパターン光照射手段と、
    　前記スリットパターン光が照射された前記硬貨の画像を撮像する撮像手段と、
    　前記撮像手段による撮像結果におけるスリットパターン形状の変化から前記硬貨の三次元測定データを得る三次元データ生成手段と、
    　前記三次元測定データに基づいて、前記硬貨の真偽、種別、正損のうち少なくともいずれか一つを判定する判定手段と
    を備えたことを特徴とする硬貨処理装置。
  2. 　前記三次元データ生成手段は、前記撮像手段による撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離し、前記第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを作成し、前記第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを作成し、前記第１の高さ評価データと前記第２の高さ評価データから前記硬貨の三次元測定データを得ることを特徴とする請求項１に記載の硬貨処理装置。
  3. 　前記第１の色成分が緑色、前記第２の色成分が青色であり、前記第１の領域と前記第２の領域は赤色を共通に透過する黄色とマゼンタの領域であることを特徴とする請求項２に記載の硬貨処理装置。
  4. 　前記第１の色成分が赤色、前記第２の色成分が青色であり、前記第１領域と前記第２の領域は緑色を共通に透過する黄色とシアンの領域であることを特徴とする請求項２に記載の硬貨処理装置。
  5. 　前記第１の色成分が赤色、前記第２の色成分が緑色であり、前記第１領域と前記第２の領域は青色を共通に透過するマゼンタとシアンの領域であることを特徴とする請求項２に記載の硬貨処理装置。
  6. 　前記三次元データ生成手段は、前記撮像手段による撮像結果を前記第１の色成分、前記第２の色成分、前記第１の領域と前記第２の領域が共通に透過する共通色成分に分離し、前記共通色成分の画像データを前記第１の色成分の画像データと前記第２の色成分の画像データの濃度補正に用いることを特徴とする請求項２～５のいずれか一つに記載の硬貨処理装置。
  7. 　前記判定手段は、前記三次元測定データのエッジを微分処理によって抽出し、抽出した微分データから求めた平均値と、真正な硬貨の標準的な平均値から求めた閾値とを比較して、前記硬貨の真偽を判定することを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の硬貨処理装置。
  8. 　前記判定手段は、前記硬貨の同心円上のリング部の高さデータの平均値が所定の値の範囲内にあれば真正の硬貨であると判定することを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の硬貨処理装置。
  9. 　前記判定手段は、前記硬貨の所定の領域について高さを示す値の平均値を求め、求めた平均値が所定範囲内にあれば真正の硬貨と判定することを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の硬貨処理装置。
  10. 　前記判定手段によって真正な硬貨と判定された硬貨を収納する収納庫と、前記判定手段によって真正な硬貨でないと判定された硬貨が搬送されるリジェクト手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の硬貨処理装置。
  11. 　硬貨搬送路上に硬貨を一枚ずつ搬送させる硬貨搬送ステップと、
    　前記硬貨搬送路上の硬貨に対して第１の色成分を透過する第１の領域と第２の色成分を透過する第２の領域とを交互に配置したスリットパターンを透過したスリットパターン光を照射するスリットパターン光照射ステップと、
    　前記スリットパターン光が照射された前記硬貨の画像を撮像する撮像ステップと、
    　前記撮像手段による撮像結果におけるスリットパターン形状の変化から前記硬貨の三次元測定データを得る三次元データ生成ステップと、
    　前記三次元測定データに基づいて、前記硬貨の真偽、種別、正損のうち少なくともいずれか一つを判定する判定ステップと
    を含んだことを特徴とする硬貨処理方法。
  12. 　前記三次元データ生成ステップは、
    　前記撮像ステップによる撮像結果を第１の色成分と第２の色成分に分離する分離ステップと、
    　前記第１の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第１の高さ評価データを作成し、前記第２の色成分の画像データにおけるスリットパターン形状の変化から第２の高さ評価データを作成し、前記第１の高さ評価データと前記第２の高さ評価データから前記硬貨の三次元測定データを得るデータ生成ステップと
    を含んだことを特徴とする請求項１１に記載の硬貨処理方法。
  13. 　前記硬貨が撮像範囲に入るタイミングを検知するタイミング検知ステップと、
    　前記第１の領域と前記第２の領域が共通に透過する共通色成分の受光量に基づいて前記スリットパターン光の照射光量を制御する照射光量制御ステップと
    をさらに含んだことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の硬貨処理方法。
  14. 　前記硬貨の撮像前に事前撮像を行なう事前撮像ステップをさらに含み、前記照射光量制御ステップは、前記事前撮像の結果に基づいて前記スリットパターン光の照射光量を制御することを特徴とする請求項１３に記載の硬貨処理方法。
  15. 　前記硬貨の種別を識別する種別識別ステップをさらに含み、前記照射光量制御ステップは、前記硬貨の種別に基づいて前記スリットパターン光の光量を制御することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の硬貨処理方法。
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