WO2012058954A1 - 一种多角度光学特征检测方法及装置 - Google Patents

一种多角度光学特征检测方法及装置 Download PDF

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WO2012058954A1
WO2012058954A1 PCT/CN2011/077783 CN2011077783W WO2012058954A1 WO 2012058954 A1 WO2012058954 A1 WO 2012058954A1 CN 2011077783 W CN2011077783 W CN 2011077783W WO 2012058954 A1 WO2012058954 A1 WO 2012058954A1
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WO
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angle
image
predetermined area
angle optical
cis
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PCT/CN2011/077783
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English (en)
French (fr)
Inventor
陈新
唐辉
万成凯
成和建
鲍东山
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北京新岸线软件科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/121—Apparatus characterised by sensor details

Definitions

  • the present invention relates to the field of optoelectronic technology, and in particular to a multi-angle optical feature detecting method and apparatus.
  • Multi-angle optical features are those in which the observed object exhibits different image characteristics when the light is illuminated from different angles or when viewed from different angles.
  • the images seen by printed products made with multi-angle optical feature technology have dynamic changes, cannot be reproduced by high-definition scanners, color copiers and other equipment, and their design and production techniques are highly professional.
  • the production process is complex, the investment is huge, and it is difficult to imitate, so it is widely used for high-end anti-counterfeiting of banknotes, important bills and trademarks.
  • Optical interference color changing ink (referred to as optical variable ink, also known as color change ink, OVI, Optical Variable Ink) is a new type of ink with dynamic color change effect that was introduced in the 1990s.
  • the graphics printed with it can be seen from different angles to change different colors. Especially when viewed at around 0 degrees, it will show two distinct colors when viewed at around 60 degrees. Since the use of the ink in the 100 version of the RMB 100, the anti-counterfeiting mark has not been copied on the counterfeit currency, and has become an important mark for identifying the true and false RMB. In addition, more and more light-changing inks on other bills are also anti-counterfeiting.
  • the holographic image is produced by laser plate-making onto a plastic film to produce a diffractive effect of five-color and ten-color, so that the picture has a two-dimensional, three-dimensional sense of space. Under normal light, the hidden images and information in the picture will reappear, and when the light is illuminated from a certain angle, a new image will appear on the picture.
  • multinational banknotes, trademarks, etc. including the euro, are using holographic image technology for anti-counterfeiting.
  • the invisible pattern is mainly based on the gravure printing technique, and the pattern refraction effect is different depending on the direction of the gravure ink line.
  • the intensity of the reflected light is different due to the difference in the direction of the ink, and the hidden image information is observed in the image seen.
  • the intensity of the reflected light is independent of the direction in which the ink is arranged, and the invisible information in the image is hidden.
  • Stealth map Banknotes which have been widely used in many countries, have also been applied to various denominations of RMB anti-counterfeiting.
  • the multi-angle optical features such as color-changing ink OVI and holographic image are mainly designed as anti-counterfeiting points for human eye vision. Therefore, the majority of anti-counterfeiting using multi-angle optical features such as color-changing ink or holographic image is still completed by human eyes, and the human eye is different. Angle observation, can present different colors. It is also possible to detect and recognize the color of the ink presentation by using optical means to obtain different optical characteristics from different angles under illumination of white light. Whether it is the angle of view of the human eye or the recognition of characters or image colors by different cameras from different angles, the essence is to achieve the purpose of multi-angle optical feature collection through the change of angle.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD charge coupled device
  • a set of image collection devices is installed at a location where each multi-angle optical feature area may occur.
  • a set of devices is designed to position the light source and the camera according to the position of the multi-angle optical feature area captured, so that the camera can simultaneously obtain the front image of the banknote (the image taken from a substantially vertical angle) and the side image (from the side Images taken at a certain angle of inclination).
  • the multi-angle optical feature areas are located differently on the banknotes, so a set of equipment can only be applied to one or several currencies of a certain country's banknotes. Multi-angle optical feature area detection.
  • the positions of the banknotes of the multi-angle optical feature areas are different, and the CMOS or CCD device must be mounted at the position of the multi-angle optical feature area, so the multi-angle optical feature areas are not in the same position.
  • Banknotes can only be identified by multiple different devices. When a new version of the banknote is issued, if the position of the multi-angle optical feature area changes, the original device must be redesigned with hardware.
  • the present invention provides a multi-angle optical feature detecting method and apparatus, which simultaneously collects front and side images of banknotes or other printed materials by using a contact image sensor CIS, and compares the collected images by To achieve the purpose of detecting multi-angle optical features (such as color-changing inks, holographic patterns, etc.).
  • the invention provides a multi-angle optical feature detecting method, which uses a contact image sensor CIS to acquire an image of a predetermined area on a detected object, the method comprising:
  • the first image and the second image are compared to determine whether the region has multi-angle optical features, and the multi-angle optical features include color-changing features of the color-changing ink, and pattern-changing features of the holographic image.
  • the invention provides a multi-angle optical feature detecting device, comprising:
  • the first light source (302a) illuminates a predetermined area on the detected object at a first angle ⁇ 1
  • the second light source (302b) illuminates the upper area of the detected object at a second angle ⁇ 2
  • the illuminating light is respectively incident on the CIS sensor through the lens, respectively obtaining a first image and a second image of the predetermined area, and inputting to the identification unit; wherein a difference between the second angle ⁇ 2 and the first angle ⁇ 1 is greater than Predetermined value ⁇ ;
  • An identifying unit configured to process the first image and the second image, and compare the first image and the second image to determine whether the region has multi-angle optical features, and the multi-angle optical features include color changing ink The color change feature, the pattern change feature of the holographic image.
  • Another multi-angle optical feature detecting device comprises a light source, two lenses, and two CIS sensors; wherein
  • the light source is configured to illuminate a predetermined area on the object to be detected
  • a first CIS sensor disposed at a first tilt angle ⁇ , receiving the reflected light of the predetermined area to obtain a first image of the predetermined area;
  • a second CIS sensor disposed at a second tilt angle ⁇ 2, receiving the reflected light of the predetermined area to obtain a second image of the predetermined area
  • the two lenses are respectively disposed at the predetermined area to reflect light to the optical paths of the first CIS sensor and the second CIS sensor for introducing the reflected light of the predetermined area into the corresponding CIS sensor.
  • An identifying unit configured to process the first image and the second image, and compare the first image and the second image to determine whether the region has multi-angle optical features, and the multi-angle optical features include color changing ink The color change feature, the pattern change feature of the holographic image.
  • the present invention also provides a banknote or ticket inspection apparatus comprising the multi-angle optical characteristic detecting device as described above, and a pointing device;
  • the multi-angle optical feature detecting device is configured to detect a feature of a predetermined area on the banknote or the ticket, and send the detection result to the pointing device;
  • the pointing device outputs an indication signal indicating whether the checked banknote or the ticket is true based on the detection result provided by the multi-angle optical feature detecting device.
  • the banknote or ticket inspection device further comprises:
  • the contact image sensor CIS is used to collect front and side images of banknotes or other printed materials, and the image light is collected due to the incident angle and the reflection angle of the light.
  • the method and device for detecting multi-angle optical features are more uniform than conventional CMOS or CCD cameras.
  • the method and device for detecting multi-angle optical features provided by the present invention are less affected by banknotes in the mechanical banknotes. The effect of obtaining multi-angle optical features is also guaranteed.
  • multi-angle optical features can be used to detect banknotes of different currencies through a single set of equipment, even if the positions of the banknotes are different.
  • the device upgrade can be completed only through a software upgrade.
  • CIS is small in size and easy to install. It can make the structure more compact and the equipment assembly more convenient when designing the mechanical part.
  • the multi-angle optical feature detecting method and device provided by the invention have high detection and recognition rate and stable and reliable performance.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a detecting device for a contact contact type image sensor CIS provided in the prior art
  • FIG. 2 is a flow chart of a multi-angle optical feature detecting method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a multi-angle optical feature detecting device provided in Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural view of another multi-angle optical feature detecting device provided in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing another architecture of a multi-angle optical feature detecting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the invention proposes to utilize a contact image sensor (CIS, Contact Image Sensor) collects images of different angles of a predetermined area on the object to be detected for the purpose of detecting multi-angle optical features (such as color-changing inks, holograms, etc.).
  • CIS Contact Image Sensor
  • the contact image sensor CIS is only used to collect images that are reflected or reflected below.
  • the invention provides a method and a device for detecting a color changing ink, which simultaneously collects front and side images of banknotes or other printed materials by using a contact image sensor CIS, and extracts multi-angle optical features (such as color of color changing ink, holographic pattern) of the image. To identify whether the image of the detected area is a corresponding multi-angle optical feature.
  • Fig. 1 is a schematic view showing the structure of a conventional detecting device for a contact image sensor CIS.
  • the object 101 (banknote or printed matter) is photographed by visible light reflection, the light is incident on the object 102 by the visible light source 102 in a nearly vertical direction, and the reflected light is at a vertical angle. Reflected into lens 103 and ultimately imaged by CI S sensor 104. Such a reflection image can be obtained as an image obtained by irradiating and photographing the object to be detected.
  • the technical solution provided by the present invention utilizes CIS to perform the collection of side images to achieve the purpose of detecting multi-angle optical features such as color changing inks and holographic images.
  • a multi-angle optical feature detecting method which can detect and identify the color changing ink on the banknote, the bill or other printed matter.
  • a multi-angle optical feature detecting method provided by an embodiment of the present invention includes the following steps:
  • 5201 Obtain a first image of a predetermined area on the detected object from the first angle ⁇ 1;
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 are both at an angle to a direction perpendicular to the object to be detected.
  • the first angle ⁇ 1 is less than 30°, the angle ⁇ 1 is as small as possible, and the closer to the vertical, the better, but
  • the angle ⁇ 1 should not be equal to 0° (ie, the vertical angle) to avoid affecting the imaging effect;
  • the second angle ⁇ 2 is greater than 60°;
  • the predetermined value ⁇ is greater than 50 Q degrees.
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 is the angle between the incident light and the vertical direction of the object to be detected (such as banknotes, bills, or other printed matter).
  • S203 Compare the first image and the second image to determine whether the region has multi-angle optical features, and the multi-angle optical features include a color changing feature of the color changing ink and a pattern changing feature of the holographic image. For example, by comparing the two images, it can be judged whether the ink is a color changing ink, or whether the pattern is a hologram image.
  • two sets of light sources (I, II), a lens, and a set of CIS sensors that receive optical signals are disposed.
  • a lens disposed in a predetermined area (such as an ink area to be tested, or a holographic image area) to reflect light onto the optical path of the CIS sensor, such that reflected light reflected from the predetermined area is introduced into the CIS sensor for imaging; wherein the light source has a smaller incident angle ⁇ 1 (angle with the vertical direction) illuminates a predetermined area on the object to be detected (such as banknotes, bills, or other printed matter), and the reflected light is in a direction perpendicular to the object to be detected.
  • ⁇ 1 angle with the vertical direction
  • the CIS sensor is imaged to obtain a first image of the predetermined area; and the other light source illuminates a predetermined area on the object with a relatively large angle of incidence ⁇ 2, the reflected light is on the CIS sensor in a direction perpendicular to the object to be detected. Presenting, thereby acquiring a second image of the predetermined area.
  • the difference between the incident angle ⁇ 2 and ⁇ 1 of the illumination of the light source should be greater than a predetermined value, so that the predetermined angles on the object to be detected at the incident angles ⁇ 2 and ⁇ 1 respectively exhibit different multi-angle optical characteristics.
  • the color-changing ink pattern has a different color on the CIS sensor
  • the hologram image has a different pattern on the C I S sensor.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a multi-angle optical feature detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-angle optical feature detecting device includes two light sources 302a, 302b, a lens 303, and a CIS sensor 304.
  • the lens 303 is disposed on a light path of a predetermined area of the object to be detected 301 (such as a banknote, a bill, or other printed matter) to the CIS sensor for introducing the reflected light into the CIS sensor 304.
  • the light source 302a illuminates the object 301 (such as a banknote, a bill or other printed matter) with a small incident angle ⁇ 1 (an angle with the vertical direction), and the light source 302b illuminates the object 301 with a relatively large incident angle ⁇ 2, and reflects Light is imaged on the CIS sensor in a direction perpendicular to the object being inspected.
  • the difference between ⁇ 2 and ⁇ 1 should be greater than a predetermined value to cause different multi-angle optical features on the object to be detected, for example, for color change Ink, this area appears to have a different color on the CIS sensor.
  • the light source 302a and the light source 302b are lightly spaced.
  • the light source 302a is turned on, the light source 302b is turned off, and the CI S sensor collects one line of image data; after that, the light source 302b is turned on, the light source 302a is turned off, and the CI S sensor is again A line of image data is collected; then the light sources 302a, 302b are alternately turned on, the light sources 302b, 302a are turned off, and so on.
  • the CI S sensor can output a color image when the detected object completely passes through the CI S sensor. The odd rows of this image are all illuminated by source 302a, while the even rows are illuminated by source 302b.
  • the odd-numbered lines of the CI S sensor output image may be combined into a whole image completely irradiated by the light source 302a by a software image processing method, and the even-numbered lines may be combined into an image totally illuminated by the light source 302b. Since the image obtained by the light source 302a is irradiated from the front side and photographed on the front side, it can be considered as an image observed on the front side of the banknote or the printed matter. While the light source 302b illuminates the obtained image, although it is also a frontal image, the incident angle of the light source 302b is large, and similarly, different multi-angle optical features can be presented on the detected object, for example, the obtained image exhibits different multi-angle optical features.
  • the image exhibits a different color (for a color-changing ink) or a different pattern (for a holographic image), which is equivalent to an image obtained by side-viewing an object to be detected (such as a banknote or a printed matter).
  • the CI S sensor has actually been used to simultaneously obtain images of two colors of the color-changing ink.
  • the obtained front image and the side image are subjected to subsequent image processing by an identification unit (not shown), and the obtained front image and side image are compared to determine whether the region has multi-angle optical characteristics.
  • the multi-angle optical feature includes a color-changing feature of the color-changing ink and a pattern-changing feature of the holographic image. If it is judged whether the ink is a color changing ink, whether the pattern is a hologram or not. The authenticity of the banknote or printed matter is judged based on the multi-angle optical features on the two images.
  • Embodiment 2 Embodiment 2
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of another multi-angle optical feature detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the main difference from the first multi-angle optical feature detecting device in the first embodiment is that in the multi-angle optical feature detecting device provided in this embodiment, two light sources 402a, 402b are disposed on the same side of the lens 403.
  • the lens 403 and the CI S sensor 404 are disposed on the plane of the object to be detected 401, and the reflected light reflected from the object is imaged on the CI S sensor in a direction oblique to the object to be detected; and the multi-angle optics in the first embodiment Two in the feature detection device
  • the light sources are respectively located on both sides of the lens, and the lens 403 and the imaged sensor 404 are disposed in a plane with respect to the object to be detected 401, that is, the reflected light reflected from the object to be detected is imaged on the sensor in a direction perpendicular to the object to be detected.
  • the two light sources 402a, 402b are mounted on the same side of the lens 403, which allows the lens 403 to have a certain angle of inclination so that the light reflected by the side-illuminated light source 402b can be more fully incident into the sensor.
  • the working process of the multi-angle optical feature detecting device in this embodiment is basically the same as the multi-angle optical feature detecting device in the first embodiment.
  • the two light sources are alternately lit, and a corresponding image can be obtained, and the odd-numbered behavior light source 402a is illuminated. An image is obtained, and the even-numbered behavior light source 402b illuminates the resulting image.
  • the obtained front image and the side image are subjected to subsequent image processing by an identification unit (not shown), and the obtained multi-angle optical characteristics of the front image and the side image (such as the color of the color changing ink or A pattern of the holographic image to determine whether the region has a multi-angle optical feature, the multi-angle optical feature comprising a color-changing feature of the color-changing ink, and a pattern-changing feature of the holographic image. If it is judged whether the ink is a color changing ink, whether the pattern is a hologram or not. The authenticity of the banknote or printed matter is judged based on the multi-angle optical features on the two images.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of still another multi-angle optical feature detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-angle optical feature detecting apparatus provided in this embodiment includes a light source 502; two sets of lenses 503a, 503b and sensors 504a, 504b; and lenses 503a, 503b disposed on the object 501 to reflect light in the ink area.
  • the light path to the CIS sensor is used to introduce light from the ink area into the CIS sensors 504a, 504b. As can be seen from Fig.
  • the light source 502 is located in the middle, wherein one set of lenses 503a and 504a are disposed opposite the object to be detected, and the other set of lenses 503b and 504b are disposed at a certain oblique angle with the object to be detected 501.
  • the front side of the light source is irradiated with the object to be detected and then vertically reflected into the lens 503a to the sensor 504a to obtain a front image. After being obliquely irradiated, it is obliquely reflected into the lens 503b to the sensor 504b at a relatively large angle to obtain a side image.
  • the multi-angle optical feature detecting device since there is only one set of light sources, it is not necessary to switch the light sources at different positions during the collecting process as compared with the above two devices.
  • the two sensors 504a, 504b can respectively obtain a complete image, and the front side illumination and the front side front image are obtained from the left side sensor 504a.
  • the image obtained by the right sensor 504b is a side image of the side illumination and the side shot.
  • the obtained front image and the side image are subjected to subsequent image processing by an identification unit (not shown), and the obtained multi-angle optical characteristics of the front image and the side image (such as the color of the color changing ink or A pattern of the holographic image to determine whether the region has a multi-angle optical feature, the multi-angle optical feature comprising a color-changing feature of the color-changing ink, and a pattern-changing feature of the holographic image. If it is judged whether the ink is a color changing ink, whether the pattern is a hologram or not. The authenticity of the banknote or printed matter is judged based on the multi-angle optical features on the two images.
  • the embodiment of the present invention further provides a banknote or ticket inspection device, which can use the multi-angle optical feature detecting device in the foregoing embodiment, and can use multi-angle optical features such as color changing ink and holographic image as banknotes and bills for anti-counterfeiting measures. Or other printed matter is tested to determine the authenticity of banknotes, notes or other printed matter.
  • a banknote or ticket inspection device which can use the multi-angle optical feature detecting device in the foregoing embodiment, and can use multi-angle optical features such as color changing ink and holographic image as banknotes and bills for anti-counterfeiting measures. Or other printed matter is tested to determine the authenticity of banknotes, notes or other printed matter.
  • a banknote or ticket inspection apparatus 600 includes the multi-angle optical feature detecting device 610 provided in the foregoing embodiment, and a pointing device 620;
  • a multi-angle optical feature detecting device 610 configured to detect a predetermined area on the banknote or the ticket, and send the detection result to the pointing device;
  • the pointing device 620 outputs an indication signal as to whether or not the checked banknote or the ticket is true based on the detection result provided by the multi-angle optical feature detecting device 610.
  • the banknote or ticket inspection device 600 provided by the embodiment of the invention further includes:
  • the alarm device 630 is configured to receive the detection result provided by the multi-angle optical feature detecting device 610, and output an alarm audio signal according to the detection result.
  • the contact image sensor CIS is used to collect front and side images of banknotes or other printed materials, and since the incident angle and the reflection angle of the light are fixed, the collected image light is further
  • the method and apparatus for detecting multi-angle optical features compared to conventional CMOS or CCD cameras, the method and apparatus for detecting multi-angle optical features provided by the present invention are affected by the banknotes in the mechanical banknotes Small, the effect of obtaining multi-angle optical features can also be guaranteed.
  • color-changing inks or holographic images can be detected in different currency notes through a single set of equipment, even if the positions of the banknotes are different.
  • the device upgrade can be completed only through a software upgrade.
  • CIS is small in size and easy to install. It can make the structure more compact and the equipment assembly more convenient when designing the mechanical part.
  • the multi-angle optical features such as the color-changing ink and holographic image of the front and back sides of a banknote can be detected.

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Description

一种多角度光学特 测方法及装置
技术领域
本发明涉及光电技术领域， 具体涉及一种多角度光学特征检测方法 及装置。 背景技术 多角度光学特征是指当光线从不同角度照射， 或从不同角度观察被观 察物时， 被观察物呈现出不同的图像特征。 釆用多角度光学特征技术制 作的印制品所看到的图像具有的动态变化的效果， 无法用高清晰度扫描 仪、 彩色复印机及其他设备进行复制， 加之其设计和生产技术极具专业 性， 制作工艺复杂， 投资巨大， 难以仿制， 因此广泛的用于纸币、 重要 票据、 商标的高端防伪。
目前所用的具有多角度光学特征的技术比较多， 其中比较通用的有 光干涉变色油墨、 全息图像、 隐形图案等。
光干涉变色油墨（简称光变油墨、又称变色油墨， OVI, Optical Variable Ink )是 20世纪 90年代问世的、 具有动态变色效果的新型油墨。 用它印 刷的图文， 从不同的角度观察能变幻出不同的颜色。 特别在 0度左右观 察与在 60度左右观察时会呈现出两种截然不同的颜色。 自 99版 100元 人民币使用该油墨以来， 该防伪标记在假币上至今未被仿制， 成为辨认 真假人民币的重要标记。 此外其他票据上也越来越多的光变油墨进行防 伪。
全息图像是通过激光制版将影像制作到塑料薄膜上， 产生五光十色 的衍射效果， 使图片具有二维、 三维空间感。 在普通光线下， 图片中隐 藏的图像、 信息会重现， 而当光线从某一特定角度照射时， 图片上又会 出现新的图像。 目前包括欧元在内的多国纸币、 商标等都在釆用全息图 像技术进行防伪。
隐形图案主要是基于凹印技术， 根据凹印油墨线纹的方向不同， 图 案折光效果也不同。 当倾斜观察时， 因墨纹方向不同产生反射光线的强 弱不同， 看到的图像会观察到隐藏的图像信息。 而当垂直观察时， 反射 光强弱与墨纹排列方向无关， 图像中的隐形信息会被隐藏起来。 隐形图 像目前已经广泛的应用于多国的纸币， 也被应用于各种面额的人民币防 伪。
变色油墨 OVI及全息图像等多角度光学特征主要设计为人眼视觉上 的防伪点， 因此目前利用变色油墨或全息图像等多角度光学特征的防伪 绝大多数仍釆用人眼来完成， 人眼从不同角度观察， 可呈现不同的颜色。 也可釆用光学装置通过在白光照射下从不同角度得到不同的光学特征来 进行检测识别油墨呈现的颜色。 不论是人眼变换角度观察或者多个摄像 机从不同角度摄录字符或图像颜色进行鉴别， 其本质都是通过角度的变 化来达到多角度光学特征釆集的目的。
现有的装置都釆用基于互补金属氧化物半导体元件 ( CMOS , Complementary Metal-Oxide Semiconductor ) 或电荷禺合元件 （CCD , Charge Coupled Device )摄像头对纸币的多角度光学特征 (如变色油墨或 全息图像等） 区域进行拍照， 得到相关区域的图像， 之后釆用图像处理 算法来鉴别该防伪点的真伪。 这些装置具有以下的主要特点：
第一， 在每个多角度光学特征区域可能出现的位置安装一套图像釆 集装置。 一套装置要根据所拍摄到的多角度光学特征区域的位置， 设计 光源和摄像头的位置， 使得摄像头可以同时获得纸币的正面图像（从大 致垂直角度拍摄的图像）和侧面图像（从侧边以一定的倾斜角度拍摄的 图像）。
第二， 由于不同国家的纸币， 不同的币种， 多角度光学特征区域在 钞票上所处的位置各不相同， 所以一套设备往往只能适用于某一国纸币 的一种或几种币种的多角度光学特征区域检测。
第三， 由于釆用 CMOS或 CCD的摄像头焦距都比较大， 要拍摄一定范 围的视野， 都需要一定的拍摄距离， 因此整个拍摄装置所需的体积往往 都比较大。
由上述的特点也决定了釆用 CMOS或 CCD摄像头检测多角度光学特征 的设备会存在如下的问题：
在 CMOS或 CCD摄像头在拍摄时， 纸币在走钞腔内运动与理论运动情 况往往有一定的差异， 这也决定了在摄像头进行图像拍摄时， 多角度光 学特征区域所处的位置与理论位置有一定的出入， 从而也使得在呈像时， 正面图像、 侧面图像、 多角度光学特征区域与光源的相对位置与设计有 一定偏差。 这也最终影响到变色油墨的识别效果。
而且， 由于不同的币种， 多角度光学特征区域所在钞票的位置各不 相同，而 CMOS或 CCD装置必须要在多角度光学特征区域位置上进行安装， 所以对于多角度光学特征区域不在同一位置上的纸币， 只能通过多台不 同的设备进行识别。 而当发行新版本的纸币时， 如果多角度光学特征区 域的位置发生变化， 则必须对原有的设备进行硬件重新设计更新。
另外， CMOS或 CCD摄像头所需体积较大， 而对于内部设计十分紧凑 的点、 验、 清分设备来说， 无疑大大地增加了设备的设计要求， 也增加 了整个设备的整体体积。 发明内容 有鉴于此， 本发明提供一种多角度光学特征检测方法及装置， 利用 接触式图像传感器 CIS 同时釆集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像， 并通过比较所釆集的图像， 以此来达到检测多角度光学特征（如变色油 墨、 全息图案等） 的目的。
本发明提供的一种多角度光学特征检测方法， 釆用接触式图像传感 器 CIS获取被检测物上预定区域的图像， 该方法包括：
从第一角度 Θ1获取被检测物上预定区域的第一图像；
从第二角度 Θ2获取被检测物上预定区域的第二图像；
其中第二角度 Θ2与第一角度 Θ1的差值大于预定值 ω;
比较所述第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光 学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变 化特征。
本发明提供的一种多角度光学特征检测装置， 包括：
两个光源 （302a, 302b )、 透镜、 接触式图像传感器 CIS、 识别单元； 所述透镜设置在预定区域反射光至 CIS 的光路上， 用于所述预定区 域反射光导入所述 CIS传感器；
所述第一光源 （302a ) 以第一角度 Θ1照射被检测物上预定区域， 所 述第二光源 （302b ) 以第二角 Θ2照射被检测物上区域； 所述预定区域反 射光分别通过所述透镜入射到所述 CIS传感器， 分别得到所述预定区域 的第一图像和第二图像， 并输入到所述识别单元； 其中第二角度 Θ2与第 一角度 Θ1的差值大于预定值 ω;
识别单元， 用于对所述第一图像和第二图像进行处理， 并比较所述 第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光学特征， 多角 度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变化特征。
本发明提供的另一种多角度光学特征检测装置， 包括一个光源、 两 个透镜、 两个 CIS传感器； 其中，
所述光源， 用于照射被检测物上预定区域；
第一 CIS传感器，以第一倾斜角 φΐ设置，接收所述预定区域反射光， 得到所述预定区域的第一图像；
第二 CIS传感器，以第二倾斜角 φ2设置，接收所述预定区域反射光， 得到所述预定区域的第二图像；
所述两个透镜分别设置在所述预定区域反射光至所述第一 CIS传感 器和第二 CIS传感器的光路上， 用于供所述预定区域反射光导入相应的 CIS传感器。
其中第二倾斜角 φ2与第一倾斜角 φΐ的差值大于预定值 ω;
识别单元， 用于对所述第一图像和第二图像进行处理， 并比较所述 第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光学特征， 多角 度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变化特征。
本发明还提供一种纸币或票据检验设备， 包括如前所述的多角度光 学特征检测装置， 及指示装置；
所述多角度光学特征检测装置用于检测纸币或票据上预定区域的特 征， 并将检测结果发送给所述指示装置；
指示装置， 根据所述多角度光学特征检测装置提供的检测结果输出 被检纸币或票据是否为真的指示信号。
更适宜地， 该纸币或票据检验设备， 还包括：
告警装置， 用于接收所述多角度光学特征检测装置提供的检测结果， 并根据所述检测结果输出告警音频信号。 本发明提供的多角度光学特征的检测方法及装置中， 釆用接触式图 像传感器 CIS 釆集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像， 由于光线的入 射角度与反射角度固定，因此釆集的图像光线更为均匀，相比以往的 CMOS 或 CCD摄像头来检测多角度光学特征的方法及装置， 本发明提供的多角 度光学特征的检测方法及装置受纸币在机械走钞腔内走钞情况影响较 小， 获取多角度光学特征的效果也可以保证。 其次， 对于不同的币种， 多角度光学特征（如变色油墨、 全息图案等） 即使在钞票的位置各不相 同， 通过一套设备也可以完成不同币种纸币的检测。 当发行新版纸币时， 只需要通过软件升级就可以完成设备升级。相对 CMOS或 CCD摄像头来说， CIS体积较小， 安装非常方便， 在进行机械部分设计时可以使得结构更为 紧凑， 设备组装也更加方便。 对于一台设备， 只要在通道的两面各安装 一根 C I S ,就可以完成对一张纸币正面和背面全幅面的多角度光学特征进 行检测。 本发明提供的多角度光学特征检测方法及装置检测识别率高、 性能稳定可靠。 附图说明
图 1是现有技术中提供的釆用接触式图像传感器 CIS的检测装置结 构示意图；
图 2是本发明实施例提供的多角度光学特征检测方法流程图； 图 3 是本发明实施例一中提供的多角度光学特征检测装置架构示意 图；
图 4是本发明实施例二中提供的另一种多角度光学特征检测装置架 构示意图；
图 5是本发明实施例三中提供的又一种多角度光学特征检测装置架 构示意图；
具体实施方式
要进行多角度光学特征的检测， 使拍摄到的图像上该区域呈现出不 同的光学特征， 就要尽可能地对被检测物进行不同角度的照射， 并尽可 能地进行不同角度的拍摄。 本发明提出了利用接触式图像传感器 (CIS , Contact Image Sensor)釆集被检测物上预定区域不同角度的图像， 以达到 检测多角度光学特征（如变色油墨、 全息图案等） 的目的。
通常情况下， 接触式图像传感器 CIS 只用于釆集透视或下面反射的 图像。 本发明提供一种变色油墨的检测方法及装置， 利用接触式图像传 感器 CIS 同时釆集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像， 提取对该图像 多角度光学特征（如变色油墨的颜色、 全息图案）， 以识别被检测区域的 图像是否相应的多角度光学特征。
图 1所示为现有的釆用接触式图像传感器 CIS的检测装置结构示意 图。 从图 1中可以看出， 在利用可见光反射来拍摄被检测物 101 (纸币或 印刷品） 时， 光线由可见光源 102以接近垂直的射到被检测物 102上， 而反射的光线以垂直的角度反射入透镜 103并最终通过 CI S传感器 104 呈像。 这种反射呈像可以作为是对被检测物照射、 拍摄而获取的图像。
要进行变色油墨、 全息图像等多角度光学特征的检测， 使拍摄到的 图像上呈现出不同颜色 （对变色油墨而言）或不同图案 （对全息图像而 言） 的效果， 就要尽可能的对被检测物进行侧面照射， 并进行侧面拍摄。 本发明提供的技术方案中利用 CIS 来进行侧面图像的釆集， 以达到检测 变色油墨、 全息图像等多角度光学特征的目的。
为使本发明的原理、 特性和优点更加清楚， 下面结合具体实施例对 本发明进行详细描述。 实施例一
本发明实施例中提供一种多角度光学特征的检测方法， 可对纸币、 票据或其他印刷物上的变色油墨进行检测鉴别。
参照图 2 , 本发明实施例提供的一种多角度光学特征检测方法， 包括 下述步骤：
5201 , 从第一角度 Θ1获取被检测物上预定区域的第一图像；
5202 , 从第二角度 Θ2获取被检测物上预定区域的第二图像； 其中第二角度 Θ2与第一角度 Θ1的差值大于预定值 ω;
比如， 第一角度 Θ1和第二角度 Θ2均为与垂直于被检测物的方向的 夹角。 第一角度 Θ1小于 30°度， 角度 Θ1尽可能小， 越接近垂直越好， 但 不应角度 Θ1不等于 0°度（即垂直角度），避免影响成像效果；第二角度 Θ2 大于 60°度； 预定值 ω大于 50Q度。
第一角度 Θ1及第二角度 Θ2为进行检测时入射光线与被检测物 （如 纸币、 票据或其他印刷物） 的垂直方向的夹角。
S203 , 比较所述第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多 角度光学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的 图案变化特征。 如， 通过比较两图像， 可判断油墨是否为变色油墨， 或 图案是否为全息图像。
具体地， 本发明实施例中提供的多角度光学特征检测方法中， 设置 两组光源 （ I , II )、 透镜、 一组接收光信号的 CIS传感器。 透镜， 设置 在预定区域（如待测油墨区域、 或全息图像区域）反射光至 CIS传感器 的光路上， 使得从预定区域反射的反射光导入 CIS传感器后成像； 其中 一光源以较小的入射角 Θ1 (与垂直方向的夹角）照射被检测物（如纸币、 票据或其他印刷物）上预定区域， 其反射光以垂直于被检测物的方向在
CIS传感器上呈像， 得到所述预定区域的第一图像； 而另一光源以比较大 的入射角 Θ2 照射被检测物上预定区域，其反射光以垂直于被检测物的方 向在 CIS传感器上呈像， 从而获取所述预定区域的第二图像。 在此需要 说明的是， 光源照射的入射角 Θ2与 Θ1 的差值应大于预定值， 使得分别 以入射角 Θ2与 Θ1获取被检测物上预定区域呈现不同的多角度光学特征。 具体地说， 变色油墨图案在 CIS传感器上呈像具有不同的颜色， 全息图 像在 C I S传感器上呈像具有不同的图案。
图 3为本发明实施例中提供的多角度光学特征检测装置结构示意图。 如图 3 所示， 所述多角度光学特征检测装置包括两个光源 302a， 302b,透镜 303以及 CIS传感器 304。透镜 303, 设置在被检测物 301 (如 纸币、 票据或其他印刷物）预定区域反射光至 CIS传感器的光路上， 用 于供所述预定区域反射光导入 CIS传感器 304。 光源 302a以较小的入射 角 Θ1 (与垂直方向的夹角）照射被检测物 301 (如纸币、 票据或其他印 刷物），而光源 302b以比较大的入射角 Θ2照射被检测物 301，而反射光都 以垂直于被检测物的方向在 CIS传感器上呈像。 Θ2与 Θ1的差值应大于预 定值， 以使得被检测物上呈现不同的多角度光学特征， 例如， 对于变色 油墨， 该区域在 C I S传感器上呈像具有不同的颜色。 在具体应用时， 光 源 302a和光源 302b间隔点亮， 比如， 首先， 光源 302a打开， 光源 302b 关闭， CI S传感器釆集一行图像数据； 之后， 光源 302b点亮， 光源 302a 关闭， CI S传感器再釆集一行图像数据； 然后这样交替地打开光源 302a、 302b , 关闭光源 302b、 302a , 以此类推。 由此可见， 当被检测物完全通 过 CI S传感器时， CI S传感器可以输出一张彩色图像。 这幅图像的奇数行 均由光源 302a照射得到， 而偶数行均由光源 302b照射得到。 具体地， 可釆用软件图像处理方法将 CI S传感器输出图像的奇数行合成一整幅完 全由光源 302a照射得到的图像， 将偶数行合成一幅全由光源 302b照射 得到的图像。 由于光源 302a照射得到的图像是由正面照射， 正面拍摄得 到， 所以可以认为是纸币或印刷品正面观察得到的图像。 而光源 302b照 射所得到的图像， 虽然也是正面拍摄， 但光源 302b的入射角较大， 同样 可以使得被检测物上呈现不同的多角度光学特征， 例如使获得的图像呈 现不同的多角度光学特征， 具体地， 图像上呈现出不同颜色 （对变色油 墨而言）或不同图案 （对全息图像而言）， 等同于侧面观察被检测物 （如 纸币或印刷品）得到的图像。 这样， 例如， 对于变色油墨， 实际上就已 经利用 CI S传感器同时得到变色油墨的两种颜色的图像。 之后， 通过识 别单元（图中未示出）， 对所得到的正面图像与侧面图像进行后续的图像 处理， 并比较所得到的正面图像与侧面图像， 以判断所述区域是否具有 多角度光学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像 的图案变化特征。 如判断油墨是否为变色油墨， 图案是否为全息图像。 根据两幅图像上多角度光学特征来判断纸币或印刷品的真伪。 实施例二
图 4 为本发明实施例中提供的另一种多角度光学特征检测装置结构 示意图。 参照图 4 , 与实施例一中第一种多角度光学特征检测装置的主要 区别在于， 本实施例提供的多角度光学特征检测装置中， 两个光源 402a， 402b设置在透镜 403的同一侧， 透镜 403和 CI S传感器 404倾斜于被检 测物 401 平面设置， 从被检测物反射的反射光都以倾斜于被检测物的方 向在 CI S传感器上呈像； 而实施例一中的多角度光学特征检测装置中两 个光源分别位于透镜两侧， 透镜 403和呈像的传感器 404正对于被检测 物 401 平面设置， 即从被检测物反射的反射光以垂直于被检测物的方向 在传感器上呈像。 两个光源 402a， 402b安装在透镜 403同侧， 这样可以 允许透镜 403有一定的倾斜角度， 从而使得侧面照射的光源 402b反射的 光线能更充分的射入到传感器。 但是由于透镜和传感器要倾斜安装， 所 以对制造工艺要求要较高。 本实施例中的这种多角度光学特征检测装置 工作流程与实施例一中的多角度光学特征检测装置基本相同， 两个光源 要交替点亮，可以得到相应的图像，其奇数行为光源 402a照射得到图像， 偶数行为光源 402b照射得到的图像。
之后， 通过识别单元（图中未示出）， 对所得到的正面图像与侧面图 像进行后续的图像处理， 并比较所得到的正面图像与侧面图像的多角度 光学特征（如变色油墨的颜色或全息图像的图案）， 以判断所述区域是否 具有多角度光学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息 图像的图案变化特征。 如判断油墨是否为变色油墨， 图案是否为全息图 像。 根据两幅图像上多角度光学特征来判断纸币或印刷品的真伪。 实施例三
图 5 为本发明实施例中提供的又一种多角度光学特征检测装置结构 示意图。 参照图 5 , 本实施例中提供的多角度光学特征检测装置， 包括一 个光源 502 ; 两组透镜 503a， 503b和传感器 504a， 504b; 透镜 503a，503b , 设置在被检测物 501上油墨区域反射光至 CIS传感器的光路上， 用于供 所述油墨区域反射光导入 CIS传感器 504a， 504b。 由图 6中可以看出， 光 源 502位于中间， 其中一组透镜 503a和传感器 504a正对着被检测物设 置， 另一组透镜 503b和传感器 504b与被检测物 501成一定的倾斜角度 设置。 光源正面照射被检测物后垂直反射入透镜 503a至传感器 504a , 得 到正面图像。 而经过倾斜照射后以比较大的角度倾斜反射入透镜 503b至 传感器 504b, 得到侧面图像。 本实施例中提供的多角度光学特征检测装 置中， 由于只有一组光源， 因此与前述两种装置相比较， 在釆集过程中 不用切换不同位置的光源。 而两个传感器 504a， 504b, 可以分别获得一幅 完整图像， 从左侧传感器 504a得到正面照射、 正面拍摄的正面图像， 从 右侧传感器 504b得到的图像为侧面照射、 侧面拍摄的侧面图像。 这两幅 图像利用后端的图像处理算法， 就可以进行多角度光学特征的检测。 由 于两条传感器都不存在复用的情况， 因此角度可以设计得较为合理， 传 感器感光也较为充分。
之后， 通过识别单元（图中未示出）， 对所得到的正面图像与侧面图 像进行后续的图像处理， 并比较所得到的正面图像与侧面图像的多角度 光学特征（如变色油墨的颜色或全息图像的图案）， 以判断所述区域是否 具有多角度光学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息 图像的图案变化特征。 如判断油墨是否为变色油墨， 图案是否为全息图 像。 根据两幅图像上多角度光学特征来判断纸币或印刷品的真伪。 实施例四
本发明实施例还提供的一种纸币或票据检验设备， 釆用前述实施例 中的多角度光学特征检测装置， 可对釆用变色油墨、 全息图像等多角度 光学特征作为防伪措施的纸币、 票据或其他印刷物进行检测， 以判鉴别 纸币、 票据或其他印刷物的真伪。
参照图 6 , 本发明实施例提供的纸币或票据检验设备 600, 包括前述 实施例中提供的多角度光学特征检测装置 610, 以及指示装置 620;
多角度光学特征检测装置 610 , 用于检测纸币或票据上的预定区域， 并将检测结果发送给指示装置；
指示装置 620,根据多角度光学特征检测装置 610提供的检测结果输 出被检纸币或票据是否为真的指示信号。
本发明实施例提供的纸币或票据检验设备 600, 还包括：
告警装置 630 ,用于接收多角度光学特征检测装置 610提供的检测结 果， 并根据所述检测结果输出告警音频信号。
本发明提供的多角度光学特征检测方法及装置中， 釆用接触式图像 传感器 CIS 釆集纸币或其他印刷物的正面和侧面图像， 由于光线的入射 角度与反射角度固定， 因此釆集的图像光线更为均匀， 相比以往的 CMOS 或 CCD摄像头来检测多角度光学特征的方法及装置， 本发明提供的多角 度光学特征的检测方法及装置受纸币在机械走钞腔内走钞情况影响较 小， 获取多角度光学特征的效果也可以保证。 其次， 对于不同的币种， 变色油墨或全息图像即使在钞票的位置各不相同， 通过一套设备也可以 完成不同币种纸币的检测。 当发行新版纸币时， 只需要通过软件升级就 可以完成设备升级。 相对 CMOS或 CCD摄像头来说， CIS体积较小， 安装 非常方便， 在进行机械部分设计时可以使得结构更为紧凑， 设备组装也 更加方便。 对于一台设备， 只要在通道的两面各安装一根 CIS , 就可以完 成对一张纸币正面和背面全幅面的变色油墨、 全息图像等多角度光学特 征的检测。
根据所述公开的实施例， 可以使得本领域技术人员能够实现或者使 用本发明。 对于本领域技术人员来说， 这些实施例的各种修改是显而易 见的， 并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的 基础上应用于其他实施例。 以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例 而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任 何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种多角度光学特征检测方法， 其特征在于， 釆用接触式图像传 感器 CIS获取被检测物上预定区域的图像， 该方法包括：
从第一角度 Θ1获取被检测物上预定区域的第一图像；
从第二角度 Θ2获取被检测物上预定区域的第二图像；
其中第二角度 Θ2与第一角度 Θ1的差值大于预定值 ω;
比较所述第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光 学特征， 多角度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变 化特征。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述从第一角度 Θ1获 取被检测物上预定区域的第一图像， 具体包括：
光源以第一角度 Θ1照射被检测物上预定区域， 从所述预定区域反射 的反射光通过透镜入射到 CIS传感器后成像；
所述从第二角度 Θ2获取被检测物上预定区域的第二图像，具体包括： 光源以第二角度 Θ2照射被检测物上预定区域， 从所述预定区域反射 的反射光通过透镜入射到 CIS传感器后成像。
3、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述从第一角度 Θ1获 取被检测物上预定区域的第一图像， 具体包括：
光源以预定角度照射被检测物上的预定区域； 从所述预定区域反射 的反射光通过第一透镜以角度 Θ1入射到第一 CIS传感器后成像；
从第二角度 Θ2所述获取被检测物上预定区域的第一图像，具体包括： 光源以预定角度照射被检测物上的预定区域； 从所述预定区域反射 的反射光通过第二透镜以角度 Θ2入射到第二 CIS传感器后成像。
4、 如权利要求 1、 2或 3所述的方法， 其特征在于，
所述第一角度 Θ1小于 30°度， 所述第二角度 Θ2大于 60°度； 所述预定值 ω大于 50Q度。
5、 一种多角度光学特征检测装置， 其特征在于， 包括：
两个光源 （302a, 302b )、 透镜、 接触式图像传感器 CIS、 识别单元； 所述透镜设置在预定区域反射光至 CIS 的光路上， 用于所述预定区 域反射光导入所述 CIS传感器；
所述第一光源 （302a ) 以第一角度 Θ1照射被检测物上预定区域， 所 述第二光源 （302b ) 以第二角 Θ2照射被检测物上区域； 所述预定区域反 射光分别通过所述透镜入射到所述 CIS传感器， 分别得到所述预定区域 的第一图像和第二图像， 并输入到所述识别单元； 其中第二角度 Θ2与第 一角度 Θ1的差值大于预定值 ω;
识别单元， 用于对所述第一图像和第二图像进行处理， 并比较所述 第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光学特征， 多角 度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变化特征。
6、 如权利要求 5所述的装置， 其特征在于，
所述两个光源设置在所述透镜的同一侧， 所述透镜和 CIS传感器倾 斜于被检测物平面设置。
7、 如权利要求 5或 6所述的装置， 其特征在于，
所述第一角度 Θ1小于 30°度， 所述第二角度 Θ2大于 60°度； 所述预定值 ω大于 50Q度。
8、 一种多角度光学特征检测装置， 其特征在于， 包括一个光源、 两 个透镜、 两个 CIS传感器； 其中，
所述光源， 用于照射被检测物上预定区域；
第一 CIS传感器，以第一倾斜角 φΐ设置，接收所述预定区域反射光， 得到所述预定区域的第一图像；
第二 CIS传感器，以第二倾斜角 φ2设置，接收所述预定区域反射光， 得到所述预定区域的第二图像；
所述两个透镜分别设置在所述预定区域反射光至所述第一 CIS传感 器和第二 CIS传感器的光路上， 用于供所述预定区域反射光导入相应的 CIS传感器。
其中第二倾斜角 φ2与第一倾斜角 φΐ的差值大于预定值 ω;
识别单元， 用于对所述第一图像和第二图像进行处理， 并比较所述 第一图像与第二图像， 以判断所述区域是否具有多角度光学特征， 多角 度光学特征包括变色油墨的变色特征、 全息图像的图案变化特征。
9、 如权利要求 8所述的装置， 其特征在于， 所述第一角度 Θ1小于 30Q度， 所述第二角度 Θ2大于 60Q度； 所述预定值 ω大于 50Q度。
10、 一种纸币或票据检验设备， 其特征在于， 包括如权利要求 3、 4 或 5所述多角度光学特征检测装置， 及指示装置；
所述多角度光学特征检测装置用于检测纸币或票据上预定区域的特 征， 并将检测结果发送给所述指示装置；
指示装置， 根据所述多角度光学特征检测装置提供的检测结果输出 被检纸币或票据是否为真的指示信号。
11、 如权利要求 10所述的设备， 其特征在于， 还包括：
告警装置， 用于接收所述多角度光学特征检测装置提供的检测结果， 并根据所述检测结果输出告警音频信号。
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