WO2012084145A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines klassenreferenzdatensatzes für die klassifizierung von wertdokumenten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines klassenreferenzdatensatzes für die klassifizierung von wertdokumenten Download PDF

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WO2012084145A1
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classified
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PCT/EP2011/006319
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Mattthias HECHT
Ingo Scholz
Shanchuan Su
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/28—Databases characterised by their database models, e.g. relational or object models
    • G06F16/284—Relational databases
    • G06F16/285—Clustering or classification
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    • 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
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
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    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/2075—Setting acceptance levels or parameters

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a class reference data record for the classification of value documents, in particular banknotes, in which features of a value document to be classified are determined and based on the features of the value document by means of the class reference data record a class of several possible classes for the Value document is determined.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method, a computer program for carrying out the method and a data carrier with the computer program.
  • value documents are understood as meaning sheet-shaped objects which, for example, represent a monetary value or an authorization and should therefore not be able to be produced arbitrarily by unauthorized persons. They therefore have security features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose existence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency.
  • Important examples of such value documents are chip cards, coupons, vouchers, checks and in particular banknotes.
  • Classification methods are used inter alia in the recognition and subsequent sorting of banknotes in banknote processing devices.
  • first of all physical properties of the banknote to be classified are measured, and from this a large number of features of the banknote are derived.
  • a class is then determined by means of classification criteria, ie selected from several possible classes, and the banknote is assigned to this class.
  • classification criteria ie selected from several possible classes
  • the banknote is assigned to this class.
  • the banknote can then be issued in a designated for the appropriate class output tray.
  • Such a banknote processing device is described, for example, in EP 1 062 643.
  • a digital image of a banknote or a region thereof is also recorded by means of a suitable imaging sensor unit, for example a CCD or CMOS sensor.
  • Such a digital banknote image consists of individual pixels ("pixels") with associated pixel or intensity values, wherein the pixels of colored images are generally assigned three pixel values.
  • This banknote image is fed in electronic form to a control and evaluation device of the banknote processing apparatus and can be used by it in addition to other measured properties of the banknote for the classification of the banknote.
  • an optical or physical parameter of the banknote is determined quantitatively on the basis of the digital image of the banknote or a part thereof by means of the control and evaluation device of the banknote processing device, for example an averaged intensity value in a specific area of the banknote image, and with a corresponding reference parameter a predetermined reference data set compared, wherein the reference parameter has a predetermined tolerance range, which allows certain deviations from the reference parameter.
  • the present invention is based on the object, an improved method and a corresponding device for determining a Class reference record for the classification of value documents and in particular to provide banknotes.
  • a corresponding device for classifying documents of value in which such a method is used, is the subject of the independent device claim.
  • Advantageous developments of the invention are defined in the subclaims.
  • the inventive method for determining a class reference data record for the classification of value documents comprises the following steps: the creation of a class reference image by means of a plurality of reference images of already classified value documents of the same class, i. by means of a plurality of images of reference value documents of a class; and creating the class reference record having at least one class reference parameter based on the class reference picture.
  • the solution according to the invention is characterized in that the pixel or intensity values of a respective pixel of the class reference image are a function of the pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • the class reference data set thus determined can advantageously be used in a method for classifying value documents, in particular banknotes, comprising the following further steps: determining at least one quantitative property of a value document to be classified; and classifying the value document to be classified based on a comparison of the quantitative property of the value document to be classified with the class reference data set.
  • a reference image of a reference value document may be a digital image of the entire value document or a part thereof.
  • each class reference parameter of a class reference data record is assigned a tolerance range which defines the maximum permitted deviations of the quantitative property of the value document to be classified from the class reference parameter, for which the value document to be classified would still be assigned the class defined by the class reference parameter or class reference data record.
  • a class reference image and a class reference data set having at least one class reference parameter are created by means of a plurality of reference images of reference value documents of a respective class.
  • the reference value documents of a class are preferably used reference value documents if a classification of used value documents is subsequently to be carried out.
  • the class reference image of a class of value documents is displayed by means of a graphical user interface on a display unit.
  • the graphical user interface allows the user to create classroom Sense reference parameters of a class reference data record on the basis of the class reference image, for example by the user defined certain areas of the class reference image by means of the graphical user interface and the areas thus defined are used for the creation or adaptation of class reference parameters of a class reference data set.
  • the generation of the class reference parameters of a class reference data record on the basis of the class reference image can be carried out at least partially or completely without the assistance of a user, for example by means of suitable software routines designed to determine regions of particular pixel values in a digital image.
  • the possible classes from which one is to be selected are, for example, the possible occurring denominations of the value documents to be classified. In the case of banknotes, these are the denominations of the various banknotes. Possible classes can then be provided for example for 5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500 Euro notes.
  • the step of creating at least one class reference image by means of a plurality of reference images of already classified value documents of the same class further comprises the step of aligning the plurality of reference images of already classified value doubles. of the same class with respect to a common reference point.
  • a reference point in the case of banknotes, for example, one of the corners of the already classified banknotes of the same class may serve.
  • Such an alignment mechanism is preferably also used in the classification of a value document to be classified on the basis of a class reference data record generated by means of the class reference image.
  • more than one class reference image may be created using the plurality of reference images of already classified value documents of the same class, and the class reference data set having at least one class reference parameter may be constructed from more than one class reference image.
  • the pixel values of a pixel of a class reference image are the minimums of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • a class reference image in the case of banknotes, for example, it is easy to determine the area of a banknote image in which certain low-intensity optical features occur whose position on the banknote is subject to a certain spread, e.g. the serial number of a banknote. This allows the class reference parameter of a class reference data set to be adapted and its tolerance range to be such that the
  • the pixel values of a pixel of the class reference image are the mean values of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • this is advantageous in the definition of a region in which a security feature, eg a security thread, is to be found with high probability in the subsequent classification.
  • the pixel values of a pixel of the class reference image are the maxima of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • the pixel values of a respective pixel of the class reference image are determined by the difference between the maximum pixel value and the minimum pixel value of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class. This is particularly advantageous in that as a result errors in the orientation of the reference images of the already classified value documents of the same class can be detected during the creation of the class reference image. This may be done either by a user by means of the graphical user interface displaying the class reference image and / or automatically by a corresponding algorithm implemented as software, for example.
  • color coordinate values can be generated in any manner.
  • images of value documents can be acquired simultaneously in a plurality of spectral ranges, preferably in dependence on the color space used, simultaneously or successively. The images can be captured simultaneously for the entire section.
  • the color coordinate values can be obtained either by using suitable sensor units directly or after transformation of other acquired image data.
  • any color spaces can be used in the method.
  • color spaces with three dimensions are used, but it is also possible to use even higher-dimensional color spaces.
  • a color space which is specific to the sensor unit used for imaging can also be used as the color space.
  • the color space used can be, for example, the RGB or the HSI color space.
  • a device-independently defined color space is used as the color space.
  • a normalized color space such as the CIE XYZ color space can be used as color space, for example.
  • the inventive method can be carried out in particular completely or at least partially automatically by means of a corresponding device for the classification of value documents.
  • a control and evaluation device can in principle be designed as any analog, mixed analog-digital or purely digital circuit. It is also possible that this alone comprises a so-called "field programmable gate array” (FPGA), which has the advantage that corresponding components can be adapted solely by pre-programming for the method to be performed, but in the implementation operate like a digital circuit , In this way, the production costs can be kept low for small batches.
  • FPGA field programmable gate array
  • control and evaluation device has at least one processor and a memory in which an inventive computer program executable by the processor for carrying out the method according to the invention is stored.
  • a programmable control and evaluation device has the advantage that the device can be easily adapted to new types of value documents.
  • processor in the context of the invention means any processor, for example a microcontroller or a general-purpose processor or a digital signal processor, or a combination with a general-purpose processor and / or a signal processor and / or a microcontroller and / or an FPGA.
  • a computer program for carrying out the method according to the invention.
  • Such a computer program can be stored in particular in the memory of the control and evaluation device.
  • Another object of the invention is a data carrier on which a computer program according to the invention is stored.
  • a data carrier are in particular optical media such as CD or DVD, magneto-optical media, magnetic media such as hard drives and semiconductor memory, such as EEPROMs or flash memory into consideration, the content can be accessed by a corresponding device of a computer.
  • control and evaluation device is connected to a computer with a display unit in accordance with a preferred embodiment.
  • a graphical user interface is implemented on the computer, by means of which a class reference image created according to the invention can be displayed on the display unit.
  • the computer may also be connected to an external database for storing data, in particular image data.
  • the computer and / or the external database may be integrated with the control and evaluation device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a bank note processing apparatus
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of the method of classifying documents of value in the form of bank notes
  • 3a and 3b show a schematic representation of the operation of a mechanism implemented in the banknote processing apparatus of FIG. 1 for aligning images of banknotes at a common reference point
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of the method of classifying documents of value in the form of bank notes
  • 3a and 3b show a schematic representation of the operation of a mechanism implemented in the banknote processing apparatus of FIG. 1 for aligning images of banknotes at a common reference point
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of the method of classifying documents of value in the form of bank notes
  • 3a and 3b show a schematic representation of the operation of a mechanism implemented in the banknote processing apparatus of FIG. 1 for aligning images of banknotes at a common reference point
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of the method of classifying documents of value in the form of bank notes
  • FIG. 4 is a schematic representation of an exemplary banknote that can be processed with the banknote processing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a device 10 for determining a class reference data record and for determining one of a plurality of possible states and thus for classifying value documents, in the example a banknote processing device which serves inter alia for determining the status of value documents in the form of banknotes 12.
  • the apparatus 10 has an input pocket 14 for the input of banknotes 12 to be classified in the form of a stack and a singulator 16 known to the person skilled in the art, who access the banknotes 12 in the input pocket 14 and supply them to a transport system 18 with a diverter 20 can.
  • Downstream of the switch device 20 along a first branch of the transport system 18 are a plurality of output compartments 22a-c, which in turn each have a switching device
  • a banknote processing device can also have more or fewer output compartments instead of the three output compartments 22a-c shown in FIG. 1, for example one output compartment each for the denominations occurring in a currency.
  • a banknote 12 to be classified passes after the separating device 16 and before the switch device 20 the field of view of a sensor unit 26, which in combination with an optical device 28 known to those skilled in the art, for example a lens arrangement, for detecting optical properties individually supplied banknotes 12 and to form corresponding sensor signals is used.
  • a control and evaluation device 30 is connected to the sensor unit 26, the switch device 20 and the switch means which are connected upstream of the output compartments 22a-c via signal connections, as indicated in Figure 1 by double arrows, and is used to evaluate sensor signals of the sensor unit 26 and for controlling, for example, the switch device 20 and the output compartments upstream switch devices as a function of the result of the evaluation of the sensor signals.
  • the sensor unit 26 comprises at least one imaging optical sensor for producing a digital image of at least a portion of a banknote 12, preferably of the entire banknote 12 by means of optical radiation which is remitted from and / or passes through the banknote 12 (transmission).
  • the device 10 further comprises at least one suitably designed and relative to the banknote 12 and the sensor unit 26 suitably arranged light source (not shown).
  • the imaging optical sensor is preferably a CCD or CMOS sensor, which preferably produces a digital image of the entire banknote 12, which consists of individual pixels or pixels with associated pixel or intensity values. As is known to those skilled in the art, in a colored image of a banknote 12, each pixel in FIG typically more than one pixel or color coordinate value.
  • the apparatus 10 can have, in addition to the sensor unit 26, further sensors, such as optical sensors operating in other wavelength ranges (eg infrared), ultrasonic sensors, sensors for determining magnetic and / or other physical properties and the like, which also form part the sensor unit 26 may be.
  • sensors such as optical sensors operating in other wavelength ranges (eg infrared), ultrasonic sensors, sensors for determining magnetic and / or other physical properties and the like, which also form part the sensor unit 26 may be.
  • the sensor unit 26 can be configured such that an image is acquired simultaneously for the entire banknote 12.
  • one sensor line of the sensor unit 26 to record line data of a banknote 12 moved past the sensor line, and to combine the image data thus acquired into a digital image of the banknote 12.
  • the image data for one pixel comprise the pixel value or, in the case of colored images, the pixel or color coordinate values (for example in the CIE-XYZ color space) and the location or the position of the pixel on the banknote.
  • a suitable color detection device that can be used as the sensor unit 26 in the banknote processing device 10 according to the invention is described, for example, in WO 2006/018283.
  • pixel or color coordinate values can be generated in any manner.
  • digital images of banknotes can be detected simultaneously or sequentially in a plurality of spectral ranges, preferably as a function of the color space used.
  • the color coordinate values can be obtained either directly or after transformation of other acquired image data by using suitable sensor or detection units.
  • any color spaces can be used.
  • color spaces with three dimensions are used, but it is also possible to use even higher-dimensional color spaces.
  • a color space specific to the sensor unit 26 used for imaging may also be used.
  • the color space used can be, for example, the RGB or the HSI color space.
  • a device-independently defined color space is used as the color space.
  • a normalized color space such as the CIE XYZ color space can be used as color space, for example.
  • the sensor unit 26 and optional further sensor units can detect further properties of the banknote 12 moved past these sensor units, with corresponding sensor signals being generated. From the sensor signals of the sensor unit 26 and possibly further sensor units, at least one quantitative banknote characteristic, which is relevant for the checking of the banknotes with regard to their status, is determined by the control and off value device 30 during a sensor signal evaluation. Preferably, several of these properties are determined and linked to each other suitably. Furthermore, the authenticity of the banknotes is checked by means of the signals of the sensor unit 26 and possibly further sensor units.
  • the banknote characteristics characterize the class and / or status of the banknotes 12, in this example the denomination and / or status of the banknotes in terms of portability, i. the ability to continue to be used as a means of payment.
  • control and evaluation device 30 has, in addition to corresponding interfaces for the sensor unit 26 and optional further sensor units, a processor 32 and a processor 32 connected memory 34, in which at least one computer program 36 is stored with program code, in the execution of the processor 32 sensor signals, in particular for determining a class of a banknote to be classified, evaluates and controls the device 10 and its components accordingly.
  • the control and evaluation device 30, more precisely the processor 32 therein can check whether the quantitatively determined property falls within the tolerance range of a reference parameter of a class, i. falls within the tolerance range of a class reference parameter.
  • a reference parameter of a class i. falls within the tolerance range of a class reference parameter.
  • Each class reference parameter and its tolerance range are part of a class reference record.
  • one class reference data record is stored in the memory 34 of the control and evaluation unit 30 per class, each class reference data record having at least one class reference parameter with a tolerance range.
  • the control and evaluation device 30 assigns the banknote to the class to which the class reference parameter or class reference data record belongs.
  • the control and evaluation device 30 assigns the banknote to the class to which the class reference parameter or class reference data record belongs.
  • the control and evaluation device 30 in particular the processor 32 therein the transport system 18, the switch device 20 and the output compartments 22a-c upstream switching devices so that the checked banknote according to their determined state and / or their determined denomination (ie according to their determined class) for storage in one of the output compartments 22a-c or for renewed manual examination in the reject compartment 24 is transported.
  • the control and evaluation unit 30 of the banknote processing device is designed to carry out the method described below, illustrated in FIG. 2 with reference to a flowchart. This method or parts thereof are preferably carried out by means of the computer program 36, which is stored in the memory 34 of the control and evaluation unit 30 and accesses its processor 32.
  • a first step 100 of the inventive method for determining a class reference data record illustrated in FIG. 2 the digital image data of a plurality of reference banknotes of a class are acquired in order to generate a corresponding multiplicity of reference images.
  • the reference images can either represent the corresponding reference banknote completely or in each case only the same area thereof.
  • the reference banknotes of a class are preferably used banknotes if subsequently a classification of used banknotes is to be made.
  • at least one class reference image is generated based on the plurality of reference images of a class.
  • the intensity values of a respective pixel of a class reference image are a function of the intensity values of the corresponding pixels of the reference images of already classified banknotes of the same class.
  • the reference images are preferably aligned at a common reference point, as illustrated schematically in FIGS. 3a and 3b.
  • FIG. 3 a shows a reference image 200 a of a reference bank note, which is moved parallel to a desired position 200.
  • the reference image 200b of a reference banknote shown in FIG. 3b is opposite to the target position 200 both shifted in parallel and rotated.
  • an alignment mechanism is implemented in the control and evaluation unit 30, which brings the reference images 200a and 200b substantially coincident with the common target position 200, to reference reference images and other alignment images of the reference bank corrected by the alignment mechanism to create a class reference image of the same class.
  • the alignment mechanism preferably uses a common reference point of the reference images 200a, 200b, preferably a corner of the reference banknotes shown in the reference images 200a, 200b, for example the lower left corner 202a, 202b of the reference banknotes.
  • a class reference data record is created on the basis of the class reference image in step 120 of FIG.
  • a class reference data record comprises at least one class reference parameter to which a tolerance range is assigned in order to define the "allowed" deviations of a quantitatively determined characteristic of a banknote to be classified from the class reference parameter.
  • reference parameters which are based on a security feature localized at a specific location of a banknote
  • in a class reference data record in addition to the one or more class reference parameters and their respective tolerance ranges, preferably also information or data is contained about where such a security feature is located on the banknote, again, these data may have a certain tolerance.
  • the subsequent steps 130 and 140 take place during the "actual" operation of the banknote processing apparatus 10, ie in the method according to the invention for classifying and sorting banknotes.
  • the banknote 312 schematically illustrated in FIG. 4, which operates with the banknote processing apparatus 10, i. can be classified.
  • the denomination 320 and the serial number 330 of the bill are printed.
  • the banknote 312 contains a security thread 340 and a motif 350 with a first section 352 which absorbs radiation in a specific wavelength range, preferably infrared radiation (IR radiation), and a second section 354 which is transparent to radiation in this specific wavelength range, preferably IR radiation is.
  • IR radiation infrared radiation
  • the pixel values of a pixel of a class reference image are the minimums of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of reference banknotes associated with a class.
  • the smallest value of the pixel values of the pixels of the plurality of reference images is selected at the position x, y (possibly after alignment at a common reference point by means of the alignment mechanism described above).
  • the three color coordinates of a pixel of the class reference image correspond to the minima of the corresponding color coordinates of the pixels of the reference images at the same position.
  • a class reference image created in this way allows the determination of a region in which certain optical features occur which appear dark in the reference images, ie have a low intensity, and whose position on the banknote is subject to a certain dispersion.
  • denomination or denomination 320 and / or serial number 330 which are printed on the light background of the banknote 312 of Figure 4 and therefore result in the reference images of corresponding reference banknotes to low pixel values, can be, for example, one of the minima of the pixel values
  • the reference image based class reference image define respective areas 322 and 332 in which the denomination or the serial number of a banknote of this class to be classified are to be found with a high probability. As can be seen from FIG.
  • the control and evaluation unit 30 of the banknote processing device 10 is preferably connected to a computer 38 which has a display unit 39.
  • a graphical user interface is preferably implemented on the computer 38, by means of which, for example, the class reference image based on the minima of the pixel values of the reference images can be displayed on the display unit 39 in order for a user to analyze the class reference image and, if necessary, for the creation or adaptation a class reference record.
  • the graphical user interface is designed such that a user can define areas of the class reference image by means of the graphical user interface, which lead to the creation or adaptation of the class reference data record. For example, by means of the graphical user interface, a user can define the rectangular areas 322 and 332 shown in FIG.
  • the class reference image already described above which is based on the minima of the pixels of the reference images, can have the following advantages: in the creation or adaptation of a class reference data set or a class reference parameter contained therein and its tolerance range can be used, namely for banknotes having a motif as a security feature, wherein a portion of the motif is printed with a color, the radiation in a particular wavelength range , preferably absorbs infrared radiation, and another portion of the motif is printed with a color substantially transparent to radiation in that wavelength range, preferably IR radiation.
  • a security feature is the motif 350 shown in FIG. 4 with an IR-absorbing section 352 and an IR-transparent section 354.
  • This security feature is intended to be able to sort out possibly counterfeit banknotes in which the motif 350 is printed continuously with one color is.
  • reference images of real banknotes with such a security feature in the form of the motif 350 which in the transmitted light method by means of a relative to the sensor unit 26 behind the
  • the IR absorbing section 352 has a low intensity (ie, small pixel values) and the IR transparent section 354 has a high intensity (ie, large pixel values).
  • the subject would have a substantially uniform intensity.
  • An advantageous class reference parameter for discriminating genuine notes from potentially counterfeit notes is the ratio of a pixel value averaged over the IR absorbing portion 352 to a pixel value averaged over the IR transparent portion 354.
  • the exact position of the subject 350 and the sections 352, 354 may vary due to variations in the printing of the banknotes Pixels of the reference images based Classref erenzsent such a range of IR Absorbing portion 352 determines that in a banknote to be classified, this area is likely to fall within the IR absorbing portion of the banknote to be classified. This is accomplished by determining a region of low intensity, ie, small pixel values of the IR absorbing portion of the class reference image based on the minima of the pixels of the reference images.
  • the region of the class reference image thus selected represents, as it were, an intersection of the IR-absorbing sections of the reference images whose positions, as mentioned above, are subject to a certain dispersion. This ensures that, in the case of a banknote to be classified, this area is very likely to fall completely into the IR-absorbing section of the banknote to be classified.
  • the determination of this portion of the IR-absorbing portion of the class reference image based on the minima of the pixels of the reference images may be determined by a user by means of the graphical user interface implemented on the computer 39 or automatically by means of a control device 30 and / or the computer 39 Implemented software routine done.
  • the banknotes IR-transparent portion 354 is not as large print image variations as the IR absorbing end portion 352 is subjected. Therefore, a corresponding portion of this portion 352 may be determined from the class reference image based on the minimums of the reference image pixels described above, a class reference image whose pixel values are another function of the pixel values of the reference images (eg, maximum or average), or one of the reference images ,
  • a class reference image whose pixel values are another function of the pixel values of the reference images (eg, maximum or average), or one of the reference images .
  • more than one classroom are generated on the basis of the plurality of reference images and are used to create or adapt a class reference data set.
  • a class reference parameter is determined by forming the ratio of a pixel value averaged over the region of the IR absorbing section 352 to a pixel value averaged over the region of the IR transparent section 354, in particular the region of the IR absorbing section 352 , as described above, that is, based on a class reference image based on the minima of the pixels of the reference images.
  • Such a class reference parameter associated with the motif 350 allows a relatively narrow tolerance range to be selected. This is advantageous in that a narrow tolerance range results in a smaller number of misclassified banknotes.
  • the pixel values of a pixel of a class reference image are the maxima of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of reference banknotes associated with a class.
  • the largest value of the pixel values of the pixels of the plurality of reference images is selected at the position x, y (possibly after alignment at a common reference point by means of the above-described alignment mechanism).
  • the three color coordinates of a pixel of the class reference image correspond to the maxima of the corresponding color coordinates of the pixels of the reference images at the same position.
  • Such a class reference image based on the maxima of the pixels of the reference images can be used, for example, for generating tion or adaptation of class reference parameters and their tolerance ranges are advantageously used, which are based on security features that occur in the reference images with a high intensity. This would be the case, for example, with banknotes in which the denomination and / or the serial number are printed with light letters on a dark background.
  • the pixel values of a pixel of the class reference image are the mean values of the corresponding pixel values of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • the pixel value of a pixel of the class reference image arranged at the position x, y is assigned the averaged value of the pixel values of the pixels of the plurality of reference images at the position x, y (possibly after alignment at a common reference point by means of the alignment mechanism described above ). This is advantageous in defining a region in which, in the subsequent classification of banknotes with high probability, a security feature, e.g. the security thread 340 of the banknote 312 of Figure 4 will be found.
  • the pixel values of a respective pixel of the class reference image are determined by the difference between the maximum pixel value and the minimum pixel value of the corresponding pixels of the plurality of reference images of already classified value documents of the same class.
  • the pixel value of a pixel of the class reference image arranged at the position x, y is assigned the difference between the maximum and the minimum value of the pixel values of the pixels of the plurality of reference images at the position x, y (possibly after being aligned at a common reference point) - of the above-described alignment mechanism).
  • the intensity in an extended pixel range of the class reference image thus created exceeds a predetermined threshold value, this may be due to an error in the alignment of the reference images of the already classified banknotes of the same class.
  • a predetermined threshold value For in the case of a class reference image thus created, pixels which are part of the bright border area of a reference banknote in a reference picture and part of the dark background outside of a reference banknote in another reference picture have a high intensity. In such a case, the alignment algorithm is corrected and / or a new set of reference images is created for each class.

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Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen eines Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, wird vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: das Erstellen eines Klassenreferenzbildes mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse; und das Erstellen eines Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand des Klassenreferenzbildes. Dabei sind die Pixel- bzw. Intensitätswerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes eine Funktion der Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse. Für die Klassifizierung von Wertdokumenten weist das Verfahren die folgenden weiteren Schritte auf: das Bestimmen wenigstens einer quantitativen Eigenschaft eines zu klassifizierenden Wertdokuments; und das Klassifizieren des zu klassifizierenden Wertdokuments auf der Grundlage eines Vergleichs der quantitativen Eigenschaft des zu klassifizierenden Wertdokuments mit dem Klassenreferenzdatensatz. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine entsprechende Vorrichtung (10).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines
Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, bei der Merkmale eines zu klassifizierenden Wertdokuments ermittelt werden und anhand der Merkmale des Wertdokuments mittels des Klassenreferenzdatensatzes eine Klasse aus mehreren möglichen Klassen für das Wertdokument bestimmt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm. Unter Wertdokumenten werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Sicherheitsmerkmale auf, deren Vorhan- densein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugte Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Klassifizierungsverfahren werden unter anderem bei der Erkennung und anschließenden Sortierung von Banknoten in Banknotenbearbeitungsvorrichtungen eingesetzt. Hierbei werden zunächst physikalische Eigenschaften der zu klassifizierenden Banknote gemessen und daraus wird eine Vielzahl von Merkmalen der Banknote abgeleitet. Anhand der Merkmale wird dann mit Hilfe von Klassifizierungskriterien eine Klasse ermittelt, d. h. aus mehre- ren möglichen Klassen ausgewählt, und die Banknote wird dieser Klasse zugeordnet. In einem anschließenden Sortiervorgang kann die Banknote dann in ein für die entsprechende Klasse vorgesehenes Ausgabefach ausgegeben werden. Eine derartige Banknotenbearbeitungsvorrichtung wird beispielsweise in der EP 1 062 643 beschrieben. Oftmals wird bei derartigen Banknotenbearbeitungsvorrichtungen mittels einer geeigneten bildgebenden Sensoreinheit, beispielsweise einem CCD- oder CMOS-Sensor, auch ein digitales Bild einer Banknote oder eines Bereichs davon aufgenommen. Ein solches digitales Banknotenbild besteht aus einzelnen Bildpunkten ("Pixels") mit zugehörigen Pixel- bzw. Intensitätswer- ten, wobei den Pixeln von farbigen Bildern in der Regel drei Pixelwerte zugeordnet sind. Dieses Banknotenbild wird in elektronischer Form einer Steuer- und Auswerteeinrichtung der Banknotenbearbeitungsvorrichtung zugeführt und kann von dieser neben anderen gemessenen Eigenschaften der Banknote für die Klassifizierung der Banknote verwendet werden. Hierzu wird anhand des digitalen Bilds der Banknote oder eines Teils davon mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung der Banknotenbearbeitungsvorrichtung quantitativ ein optischer bzw. physikalischer Parameter der Banknote bestimmt, beispielsweise ein gemittelter Intensitätswert in einem bestimmten Bereich des Banknotenbilds, und mit einem entsprechenden Referenzpara- meter aus einem vorgegebenen Referenzdatensatz verglichen, wobei der Referenzparameter einen vorbestimmten Toleranzbereich aufweist, der gewisse Abweichungen vom Referenzparameter zulässt.
Weitere Banknotenbearbeitungsvorrichtungen, bei denen digitale Bankno- tenbilder zum Einsatz kommen, werden beispielsweise in der US 7,092,560 und der EP 2 187359 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Bestimmen eines Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten und insbesondere Banknoten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Eine entsprechende Vorrichtung zum Klassifizieren von Wertdokumenten, bei der ein solches Verfahren eingesetzt wird, ist Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, weist die folgenden Schritte auf: das Erstellen eines Klassenreferenz- bildes mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse, d.h. mittels einer Vielzahl von Bildern von Referenzwertdokumenten einer Klasse; und das Erstellen des Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand des Klassenreferenzbildes. Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch aus, dass die Pixel- bzw. Intensitätswerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes eine Funktion der Pixelwerte der entspre- chenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse sind.
Der so bestimmte Klassenreferenzdatensatz kann vorteilhaft bei einem Verfahren zum Klassifizieren von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, eingesetzt werden, das die folgenden weiteren Schritte umf asst: das Bestimmen wenigstens einer quantitativen Eigenschaft eines zu klassifizierenden Wertdokuments; und das Klassifizieren des zu klassifizierenden Wertdokuments auf der Grundlage eines Vergleichs der quantitativen Eigenschaft des zu klassifizierenden Wertdokuments mit dem Klassenreferenzdatensatz. Bei einem Referenzbild eines Referenzwertdokuments kann es sich um ein digitales Bild des gesamten Wertdokuments oder eines Teils davon handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem Klassenreferenzpa- rameter eines Klassenreferenzdatensatzes ein Toleranzbereich zugeordnet, der die maximal erlaubten Abweichungen der quantitativen Eigenschaft des zu klassifizierenden Wertdokuments vom Klassenreferenzparameter definiert, bei denen das zu klassifizierende Wertdokument noch der durch den Klassenreferenzparameter bzw. Klassenreferenzdatensatz definierten Klasse zugewiesen würde.
Vorzugsweise werden in einem Adaptionsprozess für jede Klasse, der ein Wertdokument zugewiesen werden kann, mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von Referenzwertdokumenten einer jeweiligen Klasse ein Klas- senreferenzbild und ein Klassenreferenzdatensatz mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter erstellt. Bei den Referenzwertdokumenten einer Klasse handelt es sich vorzugsweise um gebrauchte Referenzwertdokumente, wenn anschließend eine Klassifizierung von gebrauchten Wertdokumenten vorgenommen werden soll.
Da bei einer großen Anzahl von Sicherheitsmerkmalen und Klassifizierungskriterien eines Wertdokuments oftmals das Spezialwissen und die Erfahrung eines Experten erforderlich sind, um eine zuverlässige Festlegung und Einstellung der Klassenreferenzparameter eines Klassenreferenzdaten- satzes zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass während des Adaptionsprozesses für die Analyse das Klassenreferenzbild einer Klasse von Wertdokumenten mittels einer graphischen Benutzeroberfläche auf einer Anzeigeinheit dargestellt wird. Vorteilhafterweise erlaubt die graphische Benutzeroberfläche, dass der Benutzer bei der Erstellung von Klas- senreferenzparametern eines Klassenreferenzdatensatzes anhand des Klas- senreferenzbildes mitwirkt, beispielsweise indem der Benutzer bestimmte Bereiche des Klassenreferenzbildes mittels der graphischen Benutzeroberfläche definiert und die so definierten Bereiche für die Erstellung oder Anpas- sung von Klassenreferenzparametern eines Klassenreferenzdatensatzes herangezogen werden. Ebenso kann das Erstellen der Klassenreferenzparame- ter eines Klassenreferenzdatensatzes anhand des Klassenreferenzbildes zumindest zum Teil oder vollständig ohne Mitwirkung eines Benutzers erfolgen, beispielsweise mittels geeigneter Softwareroutinen, die dazu ausgestal- tet, Bereiche bestimmter Pixelwerte in einem digitalen Bild zu bestimmen.
Bei den möglichen Klassen, aus welchen eine ausgewählt werden soll, handelt es sich beispielsweise um die möglichen vorkommenden Stückelungen der zu klassifizierenden Wertdokumente. Im Falle von Banknoten handelt es sich hierbei um die Denominationen der verschiedenen Banknoten. Mögliche Klassen können dann beispielsweise für 5, 10, 20, 50, 100, 200 und 500 Euro- Scheine vorgesehen sein.
Im Allgemeinen kann die Ermittlung einer Klasse aber auch im Hinblick auf die Echtheit und/ oder Fitness, d. h. die Tauglichkeit des Wertdokuments für eine Wiederverwendung, erfolgen. Die einzelnen möglichen Klassen spiegeln dann beispielsweise unterschiedliche Echtheits- bzw. Fitnessgrade der zu klassifizierenden Wertdokumente wider, wie beispielsweise "echt", "verkehrsfähig", "zu vernichten" und dergleichen.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Erstellens wenigstens eines Klassenreferenzbildes mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse ferner den Schritt der Ausrichtung der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdo- kumenten derselben Klasse hinsichtlich eines gemeinsamen Referenzpunkts. Als ein solcher Referenzpunkt kann im Fall von Banknoten beispielsweise eine der Ecken der bereits klassifizierten Banknoten derselben Klasse dienen. Ein derartiger Ausrichtungsmechanismus kommt vorzugsweise auch bei der Klassifizierung eines zu klassifizierenden Wertdokuments anhand eines mittels des Klassenreferenzbildes erzeugten Klassenreferenzdatensatz zum Einsatz.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann für einige oder alle Klas- sen mehr als ein Klassenreferenzbild mittels der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse erstellt werden und der Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassen- referenzparameter anhand mehr als eines Klassenreferenzbildes erstellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Pixelwerten eines Pixels eines Klassenreferenzbildes um die Minima der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse. Anhand eines sol- chen Klassenreferenzbildes lässt sich im Fall von Banknoten beispielsweise leicht der Bereich eines Banknotenbildes bestimmen, in dem bestimmte optische Merkmale geringer Intensität auftreten, deren Position auf der Banknote einer gewissen Streuung unterliegen, z.B. die Seriennummer einer Banknote. Dies ermöglicht die Anpassung des Klassenreferenzparameters eines Klassenreferenzdatensatzes und dessen Toleranzbereichs derart, dass die
Seriennummern von zu klassifizierenden Wertdokumenten mit hoher Wahrscheinlichkeit innerhalb dieses so bestimmten Toleranzbereichs liegen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Pixelwerten eines Pixels des Klassenreferenzbildes um die Mittelwerte der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse. Dies ist im Fall von Banknoten vorteilhaft bei der Definition eines Bereichs, in dem bei der anschließenden Klassifizierung mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Sicherheitsmerkmal, z.B. ein Sicherheitsfaden zu finden sein soll.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Pixelwerte eines Pixels des Klassenreferenzbildes die Maxima der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Pixelwerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes durch die Differenz zwischen dem maximalen Pixelwert und dem minimalen Pixelwert der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse bestimmt. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als hierdurch Fehler bei der Ausrichtung der Referenzbilder der bereits klassifizierten Wertdokumente derselben Klasse bei der Erstellung des Klassenreferenzbildes erkannt werden können. Dies kann entweder durch einen Benutzer mittels der graphischen Benutzeroberfläche, die das Klassenreferenzbild anzeigt, und/ oder automatisch durch einen entsprechenden beispielsweise als Software implementierten Algorithmus gesche- hen. Sollte beispielsweise die Intensität in einem ausgedehnten Pixelbereich des derartig erstellten Klassenreferenzbildes einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, so kann dies an einem Fehler bei der Ausrichtung der Bilder der bereits klassifizierten Wertdokumente derselben Klasse liegen. In solch einem Fall sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der mit der fehlerhaften Ausrichtung erstellte Klassenreferenzdatensatz verworfen wird und mit einer korrigierten Ausrichtung ein neuer Klassenreferenzdatensatz erstellt wird. Bei farbigen Bildern, bei denen jedem Pixel mehr als ein Pixel- bzw. Farbko- ordinatenwert in einem Farbraum zugeordnet ist, können Farbkoordinaten- werte in beliebiger Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können Bilder von Wertdokumenten in mehreren, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbraum vorgegebenen Spektralbereichen simultan oder nacheinander erfasst werden. Die Bilder können jeweils simultan für den gesamten Abschnitt erfasst werden. Es ist jedoch auch möglich, die Daten zu erfassen, indem eine Sensorzeile und das Wertdokument in einer Richtung quer zu der Sensorzeile mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zueinander bewegt werden, und die so zeilenweise erfassten Daten für die Pixel zu einem Bild zusammenzusetzen bzw. zusammengesetzt zu denken. Die Farbkoordinatenwerte können dabei entweder durch Verwendung geeigneter Sensoreinheiten unmittelbar oder nach Transformation von anderen erfassten Bilddaten erhalten werden. Prinzipiell können bei dem Verfahren beliebige Farbräume verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Farbräume mit drei Dimensionen verwendet, es ist aber auch die Verwendung noch höherdimensionaler Farbräume möglich. Weiter kann als Farbraum auch ein Farbraum verwendet werden, der spezifisch für die Sensoreinheit ist, die zur Bildgebung verwen- det wird. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise der RGB- oder der HSI-Farbraum verwendet werden. Vorzugsweise wird als Farbraum ein geräteunabhängig definierter Farbraum verwendet. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein normierter Farbraum wie der CIE XYZ- Farbraum verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mittels einer entsprechenden Vorrichtung zur Klassifizierung von Wertdokumenten vollständig oder zumindest teilweise automatisch durchgeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Steuer- und Auswerteeinrichtung prinzipiell als beliebige analoge, gemischt analog-digital oder rein digitale Schaltung ausgelegt sein. Es ist auch möglich, dass diese allein ein sog. "field programmable gate array" (FPGA) umfasst, was den Vorteil hat, dass entsprechende Bausteine allein durch Vorprogrammierung für das durchzuführende Verfahren angepasst werden können, bei der Durchführung jedoch wie eine digitale Schaltung arbeiten. Auf diese Weise können bei Kleinserien die Herstellungskosten gering gehalten werden. Vorzugsweise verfügt die Steuer- und Auswerteeinrichtung jedoch über wenigstens einen Prozessor und einen Speicher, in dem ein mit dem Prozessor ausführbares erfindungsgemäßes Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist. Die Verwendung einer programmierbaren Steuer- und Auswerteeinrichtung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung einfach an neue Typen von Wertdokumenten angepasst werden kann.
Unter "Prozessor" wird im Rahmen der Erfindung jeglicher Prozessor, bei- spielsweise ein Mikrocontroller oder ein Mehrzweckprozessor oder ein digitaler Signalprozessor, oder eine Kombination mit einem Mehrzweckprozessor und/ oder einem Signalprozessor und/ oder einem Mikrocontroller und/ oder einem FPGA verstanden. Die Aufgabe wird daher weiter gelöst durch ein Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein solches Computerprogramm kann insbesondere in dem Speicher der Steuer- und Auswerteeinrichtung gespeichert sein. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Datenträger, auf dem ein erfin- dungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist. Als Datenträgerträger kommen insbesondere optische Datenträger wie beispielsweise CD oder DVD, magneto-optische Datenträger, magnetische Datenträger wie bei- spielsweise Festplatten und Halbleiterspeicher, beispielsweise EEPROMs oder Flashspeicher in Betracht, auf deren Inhalt durch eine entsprechende Einrichtung eines Computers zugegriffen werden kann.
Damit ein Benutzer ein Klassenreferenzbild und ggf. die diesem zugrunde liegenden Referenzbilder derselben Klasse analysieren kann, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Steuer- und Auswerteeinrichtung mit einem Computer mit einer Anzeigeinheit verbunden. Auf dem Computer ist eine graphische Benutzeroberfläche implementiert, mittels der ein gemäß der Erfindung erstelltes Klassenreferenzbild auf der Anzeigeinheit dargestellt werden kann. Der Computer kann ferner mit einer externen Datenbank zur Speicherung von Daten, insbesondere Bilddaten verbunden sein. In anderen Ausführungsformen können der Computer und/ oder die externe Datenbank in die Steuer- und Auswerteinrichrung integriert sein. Die Erfindung wird im Folgenden noch näher beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung,
Fig. 2 ein Flussdiagramm, das die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Klassifizieren von Wertdokumenten in Form von Banknoten veranschaulicht, Fig. 3a und Fig. 3b eine schematische Darstellung der Arbeitsweise eines in der Banknotenbearbeitungsvorrichtung von Figur 1 implementierten Mechanismus zum Ausrichten von Bildern von Banknoten an einem gemeinsamen Referenzpunkt, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Banknote, die mit der Banknotenbearbeitungsvorrichtung von Figur 1 bearbeitet werden kann,
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung eines Klassenreferenzda- tensatzes und zur Bestimmung eines von mehreren möglichen Zuständen und damit zur Klassifizierung von Wertdokumenten, im Beispiel eine Banknotenbearbeitungsvorrichtung, die unter anderem zur Ermittlung des ZuStands von Wertdokumenten in Form von Banknoten 12 dient. Die Vorrichtung 10 verfügt über ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu klassifizie- renden Banknoten 12 in Form eines Stapels und eine dem Fachmann bekannte Vereinzelungseinrichtung 16, die auf die Banknoten 12 in dem Eingabefach 14 zugreifen und diese einem Transportsystem 18 mit einer Weicheneinrichtung 20 zuführen kann. Stromabwärts der Weicheneinrichtung 20 entlang eines ersten Zweigs des Transportsystems 18 befinden sich mehrere Ausgabefächer 22a-c, denen wiederum jeweils eine Weicheneinrichtung
(nicht dargestellt) vorgeschaltet ist, um eine Banknote 12 in eines der Ausgabefächer 22a-c zu leiten. Schließlich weist die Vorrichtung 10 entlang eines zweiten Zweigs des Transportsystems 18 für aussortierte Banknoten ein Re- ject-Fach 24 auf. Selbstverständlich kann eine erfindungsgemäße Banknoten- bearbeitungsvorrichtung anstatt der in Figur 1 dargestellten drei Ausgabefächer 22a-c auch mehr oder weniger Ausgabefächer aufweisen, beispielsweise je ein Ausgabefach für die bei einer Währung vorkommenden Denominationen. Entlang eines von dem Transportsystem 18 definierten Transportpfades durchläuft eine zu klassifizierende Banknote 12 nach der Vereinzelungseinrichtung 16 und vor der Weicheneinrichtung 20 das Sichtfeld einer Sensoreinheit 26, die in Kombination mit einer dem Fachmann bekannten optischen Einrichtung 28, beispielsweise einer Linsenanordnung, zur Erfassung von optischen Eigenschaften vereinzelt zugeführter Banknoten 12 und zur Bildung von entsprechenden Sensorsignalen dient.
Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 ist mit der Sensoreinheit 26, der Weicheneinrichtung 20 und den Weicheneinrichtungen, die den Ausgabefächern 22a-c vorgeschaltet sind, über Signalverbindungen verbunden, wie dies in Figur 1 durch Doppelpfeile angedeutet ist, und dient zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoreinheit 26 und zur Ansteuerung beispielsweise der Weicheneinrichtung 20 und der den Ausgabefächern vorgeschalteten Weicheneinrichtungen in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Sensorsignale.
Die Sensoreinheit 26 umfasst wenigstens einen bildgebenden optischen Sensor zur Erstellung eines digitalen Bildes zumindest eines Abschnitts einer Banknote 12, vorzugsweise der ganzen Banknote 12 mittels optischer Strahlung, die von der Banknote 12 remittiert (Remission) wird und/ oder durch diese hindurch tritt (Transmission). Hierzu weist die Vorrichtung 10 ferner wenigstens eine geeignet ausgestaltete und relativ zur Banknote 12 und zur Sensoreinheit 26 geeignet angeordnete Lichtquelle (nicht dargestellt) auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem bildgebenden optischen Sensor um einen CCD- oder CMOS-Sensor, der vorzugsweise ein digitales Bild der gesamten Banknote 12 erstellt, das aus einzelnen Pixels bzw. Bildpunkten mit zugehörigen Pixel- bzw. Intensitätswerten besteht. Wie dies dem Fachmann bekannt ist, weist bei einem farbigen Bild einer Banknote 12 jedes Pixel in der Regel mehr als einen Pixel- bzw. Farbkoordinatenwert auf. Selbstverständlich kann die Vorrichtung 10 neben der Sensoreinheit 26 noch weitere Sensoren aufweisen, wie beispielsweise optische Sensoren, die in anderen Wellenlängenbereichen (z.B. Infrarot) arbeiten, Ultraschallsensoren, Senso- ren zur Bestimmung von magnetischen und/ oder anderen physikalischen Eigenschaften und dergleichen, die auch Teil der Sensoreinheit 26 sein können.
Für die Erstellung eines digitalen Bildes einer Banknote 12 beim Transport der Banknote 12 durch das Sichtfeld der Sensoreinheit 26 kann die Sensoreinheit 26 so ausgestaltet sein, dass ein Bild simultan für die gesamte Banknote 12 erfasst wird. Es ist jedoch ebenso möglich, dass eine Sensorzeile der Sensoreinheit 26 zeilenweise Büddaten einer an der Sensorzeile vorbeibewegten Banknote 12 erfasst und die so erfassten Bilddaten zu einem digita- len Bild der Banknote 12 zusammengesetzt werden. Die Bilddaten für ein Pixel umfassen den Pixelwert bzw. bei farbigen Bildern die Pixel- bzw. Farb- koordinatenwerte (beispielsweise im CIE-XYZ-Farbraum) sowie den Ort bzw. die Lage des Pixels auf der Banknote. Eine geeignete Farberfassungs- einrichtung, die als Sensoreinheit 26 in der erfindungsgemäßen Banknoten- bearbeitungsvorrichtung 10 verwendet werden kann, wird beispielsweise in der WO 2006/018283 beschrieben.
Bei farbigen Bildern können Pixel- bzw. Farbkoordinatenwerte in beliebiger Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können digitale Bilder von Banknoten in mehreren, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbraum vorgegebenen Spektralbereichen simultan oder nacheinander erfasst werden. Die Farbkoordinatenwerte können dabei entweder durch Verwendung geeigneter Sensor- bzw. Detektionseinheiten unmittelbar oder nach Transformation von anderen erfassten Bilddaten erhalten werden. Prinzipiell können beliebige Farbräume verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Farbräume mit drei Dimensionen verwendet, es ist aber auch die Verwendung noch höherdimensionaler Farbräume möglich. Weiter kann als Farbraum auch ein Farbraum verwendet werden, der spezifisch für die Sensoreinheit 26 ist, die zur Bildgebung verwendet wird. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise der RGB- oder der HSI-Farbraum verwendet werden. Vorzugsweise wird als Farbraum ein geräteunabhängig definierter Farbraum verwendet. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein normierter Farbraum wie der CIE XYZ-Farbraum verwendet werden.
Zusätzlich zu den digitalen Bilddaten können die Sensoreinheit 26 und optionale weitere Sensoreinheiten weitere Eigenschaften der an diesen Sensoreinheiten vorbeibewegten Banknote 12 erfassen, wobei entsprechende Sensorsignale erzeugt werden. Aus den Sensorsignalen der Sensoreinheit 26 und ggf. weiterer Sensoreinheiten wird von der Steuer- und Aus Werteeinrichtung 30 bei einer Sensorsignalauswertung wenigstens eine quantitative Banknoteneigenschaft ermittelt, die für die Überprüfung der Banknoten in Bezug auf deren Zustand relevant sind. Vorzugsweise werden mehrere dieser Eigenschaften ermittelt und miteinander geeignet verknüpft. Weiter wird mit- tels der Signale der Sensoreinheit 26 und ggf. weiterer Sensoreinheiten die Echtheit der Banknoten überprüft. Die Banknoteneigenschaften charakterisieren die Klasse und/ oder den Zustand der Banknoten 12, in diesem Beispiel die Denomination und/ oder den Zustand der Banknoten in Bezug auf die Verkehrsfähigkeit bzw. Umlauffähigkeit, d.h. die Eignung weiterhin als Zahlungsmittel verwendet werden zu können.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verfügt dazu insbesondere neben entsprechenden Schnittstellen für die Sensoreinheit 26 und optionale weitere Sensoreinheiten über einen Prozessor 32 und einen mit dem Prozessor 32 verbundenen Speicher 34, in dem wenigstens ein Computerprogramm 36 mit Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 32 Sensorsignale, insbesondere zur Bestimmung einer Klasse einer zu klassifizierenden Banknote, auswertet und die Vorrichtung 10 und deren Komponenten entsprechend steuert.
Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, genauer der Prozessor 32 darin, nach der quantitativen Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft einer zu klassifizierenden Banknote 12 prüfen, ob die quantitativ ermittelte Eigenschaft in den Toleranzbereich eines Referenzparameters einer Klasse, d.h. in den Toleranzbereich eines Klassenreferenzparameters fällt. Jeder Klassenreferenzparameter und dessen Toleranzbereich sind Teil eines Klassenreferenzdatensatzes. Vorzugsweise ist pro Klasse ein Klassenre- ferenzdatensatz im Speicher 34 der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 hinterlegt, wobei jeder Klassenref erenzdatensatz wenigstens einen Klassenreferenzparameter mit einem Toleranzbereich aufweist.
Fällt eine quantitativ bestimmte Eigenschaft einer zu klassifizierenden Banknote in den Toleranzbereich eines Klassenreferenzparameters eines Klassenreferenzdatensatzes, so ordnet die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 die Banknote der Klasse zu, zu dem der Klassenreferenzparameter bzw. Klas- senreferenzdatensatz gehört. In Abhängigkeit von der ermittelten Klasse steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, insbesondere der Prozessor 32 darin das Transportsystem 18, die Weicheneinrichtung 20 und die den Ausgabefächern 22a-c vorgeschalteten Weicheneinrichtungen so an, dass die geprüfte Banknote entsprechend ihrem ermittelten Zustand und/ oder ihrer ermittelten Denomination (d.h. entsprechend ihrer ermittelten Klasse) zur Ablage in eines der Ausgabefächer 22a-c oder zur erneuten manuellen Prüfung in das Reject-Fach 24 transportiert wird. Zur Klassifizierung von Banknoten 12 ist die Steuer- und Auswerteinheit 30 der Banknotenbearbeitungsvorrichtung dazu ausgestaltet, das im Folgenden geschilderte, in Figur 2 anhand eines Flussdiagramms veranschaulichte Verfahren durchzuführen. Dieses Verfahren oder Teile davon werden vorzugs- weise mittels des Computerprogramms 36 durchgeführt, das in dem Speicher 34 der Steuer- und Auswerteinheit 30 gespeichert ist und auf deren Prozessor 32 zugreift.
In einem ersten Schritt 100 des in Figur 2 veranschaulichten erfindungsge- mäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Klassenreferenzdatensatzes werden die digitalen Bilddaten einer Vielzahl von Referenzbanknoten einer Klasse erfasst, um eine entsprechende Vielzahl von Referenzbildern zu erzeugen. Dabei können die Referenzbilder entweder die entsprechende Referenzbanknote vollständig oder jeweils nur denselben Bereich davon abbil- den. Bei den Referenzbanknoten einer Klasse handelt es sich vorzugsweise um gebrauchte Banknoten, wenn anschließend eine Klassifizierung von gebrauchten Banknoten vorgenommen werden soll. In einem nächsten Schritt 110 wird anhand der Vielzahl von Referenzbildern einer Klasse wenigstens ein Klassenreferenzbild erzeugt. Dabei sind die Intensitätswerte eines jewei- ligen Pixels eines Klassenreferenzbildes eine Funktion der Intensitätswerte der entsprechenden Pixel der Referenzbilder von bereits klassifizierten Banknoten derselben Klasse. Bei der Erzeugung des wenigstens einen Klassenreferenzbildes werden die Referenzbilder vorzugsweise an einem gemeinsamen Referenzpunkt ausgerichtet, wie dies in den Figuren 3a und 3b schematisch veranschaulicht ist.
Die Figur 3a zeigt ein Referenzbild 200a einer Referenzbanknote, das gegenüber einer Sollposition 200 parallel verschoben ist. Das in Figur 3b gezeigte Referenzbild 200b einer Referenzbanknote ist gegenüber der Sollposition 200 sowohl parallel verschoben als auch rotiert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausrichtungsmechanismus in der Steuer- und Auswerteinheit 30 implementiert, der die Referenzbilder 200a und 200b im Wesentlichen zur Deckung mit der gemeinsamen Sollposition 200 bringt, um anhand der so korrigierten Referenzbilder und weiterer mit dem Ausrichtungsmechanismus korrigierten Referenzbilder von Referenzbank- noten derselben Klasse ein Klassenreferenzbild zu erzeugen. Dabei nutzt der Ausrichtungsmechanismus vorzugsweise einen gemeinsamen Referenzpunkt der Referenzbilder 200a, 200b, vorzugsweise eine Ecke der in den Re- ferenzbildern 200a, 200b gezeigten Referenzbanknoten, beispielsweise die linke untere Ecke 202a, 202b der Referenzbanknoten.
Nach der Erstellung des wenigstens einen Klassenref erenzbildes, wobei ggf. der vorstehend beschriebene Ausrichtungsmechanismus zum Einsatz kommt, wird im Schritt 120 von Figur 2 ein Klassenreferenzdatensatz anhand des Klassenreferenzbildes erstellt. Dabei umfasst ein Klassenreferenzdatensatz wenigstens einen Klassenreferenzparameter, dem ein Toleranzbereich zugewiesen ist, um die "erlaubten" Abweichungen einer quantitativ bestimmten Eigenschaft einer zu klassifizierenden Banknote vom Klassenre- ferenzparameter zu definieren. Bei Referenzparametern, die auf einem an einer bestimmten Stelle einer Banknote lokalisierten Sicherheitsmerkmal beruhen, sind in einem Klassenreferenzdatensatz neben dem einen oder den mehreren Klassenreferenzparametern sowie deren jeweiligen Toleranzbereichen vorzugsweise auch Informationen bzw. Daten darüber enthalten, wo ein derartiges Sicherheitsmerkmal auf der Banknote lokalisiert ist, wobei diese Daten wiederum eine gewisse Toleranz aufweisen können.
Vorzugsweise werden die in Figur 2 dargestellten Schritte 100 bis 120 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Klassenreferenzda- tensatzes im Rahmen eines separaten Adaptionsprozess vorgenommen, und zwar für jede zu definierende Klasse von Banknoten. Die anschließenden Schritte 130 und 140 erfolgen beim "eigentlichen" Betrieb der Banknotenbearbeitungsvorrichtung 10, d.h. beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Klassifizieren und Sortieren von Banknoten.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der in Figur 4 schematisch dargestellten Banknote 312 beschrieben, die mit der Banknotenbearbeitungsvorrichtung 10 bearbeitet, d.h. klassifiziert werden kann. Auf der beispielhaften Banknote 312 sind der Nennwert 320 und die Seriennummer 330 der Banknote aufgedruckt. Ferner enthält die Banknote 312 einen Sicherheitsfaden 340 sowie ein Motiv 350 mit einem ersten Abschnitt 352, der Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, vorzugsweise Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) absorbiert , und einem zweiten Abschnitt 354, der durchlässig für Strahlung in diesem bestimmten Wellenlängenbereich, vorzugsweise IR-Strahlung ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Pixelwerten eines Pixels eines Klassenreferenzbildes um die Minima der entspre- chenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von Referenzbanknoten, die einer Klasse zugeordnet sind. Hierzu wird für den Pixelwert eines an der Position x, y angeordneten Pixels des Klassenreferenzbildes der kleinste Wert der Pixelwerte der Pixel der Vielzahl von Referenzbildern an der Position x, y gewählt (ggf. nach einem Ausrichten an einem gemeinsamen Referenzpunkt mittels des vorstehend beschriebenen Ausrichtungsmechanismus). Bei farbigen Bildern entsprechen die drei Farbkoordinaten eines Pixels des Klassenreferenzbildes den Minima der entsprechenden Farbkoordinaten der Pixel der Referenzbilder an derselben Position. Ein derartig erstelltes Klassenreferenzbild erlaubt beispielsweise ohne weiteres die Bestimmung eines Bereichs, in dem bestimmte optische Merkmale auftreten, die in den Referenzbildern dunkel erscheinen, d.h. eine geringe Intensität aufweisen, und deren Position auf der Banknote einer gewissen Streuung unterliegen. Für ne Nennwert bzw. die Denomination 320 und/ oder die Seriennummer 330, die auf den hellen Hintergrund der Banknote 312 von Figur 4 aufgedruckt sind und daher in den Referenzbildern entsprechender Referenzbanknoten zu niedrigen Pixelwerten führen, lassen sich beispielsweise mittels eines auf den Minima der Pixelwerte der Referenzbil- der basierenden Klassenreferenzbilds jeweilige Bereiche 322 und 332 festlegen, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit die Denomination bzw. die Seriennummer einer zu klassifizierenden Banknote dieser Klasse zu finden sein werden. Wie sich dies der Figur 1 entnehmen lässt, ist die Steuer- und Auswerteeinheit 30 der Banknotenbearbeitungsvorrichtung 10 vorzugsweise mit einem Computer 38 verbunden, der eine Anzeigeinheit 39 aufweist. Auf dem Computer 38 ist vorzugsweise eine graphische Benutzeroberfläche implementiert, mittels der beispielsweise das vorstehend beschriebene auf den Minima der Pixelwerte der Referenzbilder basierende Klassenreferenzbild auf der Anzeigeeinheit 39 dargestellt werden kann, damit ein Benutzer das Klassenreferenzbild analysieren kann und ggf. auf die Erstellung bzw. Anpassung eines Klassenreferenzdatensatzes einwirken kann. Vorzugsweise ist die graphische Benutzeroberfläche dabei derart ausgestaltet, dass ein Benutzer mittels der graphischen Benutzeroberfläche Bereiche des Klassenreferenzbildes definieren kann, die zur Erstellung bzw. Anpassung des Klassenreferenzdatensatzes führen. Beispielsweise kann ein Benutzer mittels der graphischen Benutzeroberfläche die in Figur 4 dargestellten rechteckigen Bereiche 322 und 332 definieren, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit die Denomination bzw. die Seriennummer einer zu klassifizierenden Banknote dieser Klasse zu finden sein wird. Vorzugsweise lassen sich diese Bereiche mittels dem Fachmann aus Zeichenprogrammen bekannten Funktionen definieren, wie beispielsweise die Funktion, dass das Verschieben einer Computermaus bei ge- drückter Maustaste zu einer Vergrößerung bzw. Verkleinerung des rechteckigen Bereichs führt. Selbstverständlich sind auch Bereiche mit anderen regelmäßigen und unregelmäßigen Formen denkbar, wie beispielsweise kreisförmig, elliptisch, dreieckig und dergleichen. Ein Vergrößern bzw. Verkleinern der Bereiche 322 und/ oder 332 durch den Benutzer mittels der gra- phischen Benutzeroberfläche führt vorzugsweise dazu, dass die jeweiligen Toleranzbereiche der der Denomination und/ oder der Seriennummer zugeordneten Klassenreferenzparameter entsprechend vergrößert bzw. verkleinert werden. Dies ermöglicht die Anpassung des Klassenreferenzparameters eines Klassenreferenzdatensatzes und dessen Toleranzbereichs derart, dass die Denominationen und/ oder Seriennummern der zu klassifizierenden Banknoten dieser Klasse mit hoher Wahrscheinlichkeit innerhalb dieses so bestimmten Toleranzbereichs liegen. Es ist jedoch ebenfalls vorstellbar, dass diese Bereiche durch eine auf dem Computer 38 und/ oder der Steuer- und Auswerteeinheit 30 implementierte Softwareroutine bestimmt werden, die es erlaubt Bereich bestimmter Intensität in dem Klassenreferenzbild zu ermitteln, und daher die Erstellung eines Klassenreferenzdatensatzes ohne Einwirkung eines Benutzers erfolgen kann. Der Computer 38 kann ferner mit einer externen Datenbank 40 zur Speicherung von großen Datenmengen, insbesondere Bilddaten verbunden sein. In anderen Ausführungsformen ist es ebenfalls vorstellbar, dass der Computer 38 und/ oder die externe Datenbank 40 Teil der Steuer- und Aus Werteinrichtung 30 sind.
Ferner kann das bereits vorstehend beschriebene, auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierende Klassenreferenzbild folgendermaßen vorteil- haft bei der Erstellung bzw. Anpassung eines Klassenreferenzdatensatzes bzw. eines darin enthaltenen Klassenreferenzparameters sowie dessen Toleranzbereichs verwendet werden, und zwar bei Banknoten, die als Sicherheitsmerkmal ein Motiv aufweisen, wobei ein Abschnitt des Motivs mit einer Farbe gedruckt ist, die Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich, vorzugsweise Infrarot-Strahlung absorbiert, und ein anderer Abschnitt des Motivs mit einer Farbe gedruckt ist, die im Wesentlichen transparent für Strahlung in diesem Wellenlängenbereich, vorzugsweise IR-Strahlung ist. Ein derartiges Sicherheitsmerkmal ist das in Figur 4 dargestellte Motiv 350 mit einem IR-absorbier enden Abschnitt 352 und einem IR- transparenten Abschnitt 354. Dieses Sicherheitsmerkmal soll dazu dienen, möglicherweise gefälschte Banknoten aussortieren zu können, bei denen das Motiv 350 durchgängig mit einer Farbe gedruckt ist. Bei Referenzbildern von echten Banknoten mit einem solchen Sicherheitsmerkmal in Form des Motivs 350, die im Durchlichtverfahren mittels einer relativ zur Sensoreinheit 26 hinter der
Banknote angeordneten IR-Strahlungsquelle erstellt worden sind, weist der IR-absorbierende Abschnitt 352 eine geringe Intensität (d.h. kleine Pixelwerte) und der IR-transparente Abschnitt 354 eine große Intensität (d.h. große Pixelwerte) auf. Bei einer möglicherweise gefälschten Banknote hätte das Motiv eine im Wesentlichen gleichförmige Intensität. Ein vorteilhafter Klas- senreferenzparameter, um echte Banknoten von möglicherweise gefälschten Banknoten zu unterscheiden, ist das Verhältnis eines über den IR- absorbierenden Abschnitt 352 gemittelten Pixelwerts zu einem über den IR- transparenten Abschnitt 354 gemittelten Pixelwert. Da bei den Banknoten einer Klasse, die zur Erstellung der Referenzbilder verwendet werden, sowie den zu klassifizierenden Banknoten die genaue Position des Motivs 350 und der Abschnitte 352, 354 auf Grund von Schwankungen beim Druck der Banknoten variieren kann, wird in dem auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierenden Klassenref erenzbild derart ein Bereich des IR- absorbierenden Abschnitts 352 bestimmt, dass bei einer zu klassifizierenden Banknote dieser Bereich mit hoher Wahrscheinlichkeit in den IR- absorbierenden Abschnitt der zu klassifizierenden Banknote fällt. Dies wird erreicht, indem ein Bereich geringer Intensität, d.h. kleiner Pixelwerte des IR- absorbierenden Abschnitts des auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierenden Klassenreferenzbilds bestimmt wird. Der so ausgewählte Bereich des Klassenreferenzbildes stellt sozusagen eine Schnittmenge der IR- absorbierenden Abschnitte der Referenzbilder dar, deren Positionen, wie vorstehend erwähnt, einer gewissen Streuung unterliegen. Dies stellt sicher, dass bei einer zu klassifizierenden Banknote dieser Bereich mit hoher Wahrscheinlichkeit vollständig in den IR-absorbierenden Abschnitt der zu klassifizierenden Banknote fällt.
Die Bestimmung dieses Bereichs des IR-absorbierenden Abschnitts des auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierenden Klassenreferenzbildes kann durch einen Benutzer mittels der auf dem Computer 39 implementierten graphischen Benutzeroberfläche oder automatisch mittels einer in der Steuer- und Aus Werteeinrichtung 30 und/ oder dem Computer 39 implementierten Software-Routine erfolgen.
In der Praxis hat es sich erwiesen, dass der IR-transparente Abschnitt 354 bei Banknoten nicht so großen Druckbildschwankungen wie der IR- absorbier ende Abschnitt 352 unterworfen ist. Daher kann ein entsprechender Bereich dieses Abschnitts 352 anhand des vorstehend beschriebenen auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierenden Klassenreferenzbilds, anhand eines Klassenreferenzbildes, dessen Pixelwerte eine andere Funktion der Pixelwerte der Referenzbilder (z.B. Maximum oder Mittelwert) sind, oder anhand eines der Referenzbilder bestimmt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit auch möglich, dass mehr als ein Klassenrefe- renzbild auf der Grundlage der Vielzahl von Referenzbildern erzeugt werden und zur Erstellung bzw. Anpassung eines Klassenreferenzdatensatzes verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Klassenreferenzparameter bestimmt, indem das Verhältnis eines über den Bereich des IR-absorbierenden Abschnitts 352 gemittelten Pixelwerts zu einem über den Bereich des IR- transparenten Abschnitt 354 gemittelten Pixelwert gebildet wird, wobei inbesondere der Bereich des IR-absorbierenden Abschnitts 352, wie vorstehend beschrieben, bestimmt worden ist, d.h. anhand eines auf den Minima der Pixel der Referenzbilder basierenden Klassenreferenzbilds. Ein derartiger mit dem Motiv 350 im Zusammenhang stehender Klassenreferenzparameter erlaubt es, einen relativ schmalen Toleranzbereich zu wählen. Dies ist insofern vorteilhaft, als ein schmaler Toleranzbereich zu einer geringeren Anzahl von falsch klassifizierten Banknoten führt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Pixelwerten eines Pixels eines Klassenreferenzbildes um die Maxima der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Refe- renzbildern von Referenzbanknoten, die einer Klasse zugeordnet sind. Hierzu wird für den Pixelwert eines an der Position x, y angeordneten Pixels des Klassenreferenzbildes der größte Wert der Pixelwerte der Pixel der Vielzahl von Referenzbildern an der Position x, y gewählt (ggf. nach einem Ausrichten an einem gemeinsamen Referenzpunkt mittels des vorstehend beschrie- benen Ausrichtungsmechanismus). Bei farbigen Bildern entsprechen wiederum die drei Farbkoordinaten eines Pixels des Klassenreferenzbildes den Maxima der entsprechenden Farbkoordinaten der Pixel der Referenzbilder an derselben Position. Ein derartiges auf den Maxima der Pixel der Referenzbilder basierendes Klassenreferenzbild kann beispielsweise zur Erstel- lung bzw. Anpassung von Klassenreferenzparametern sowie deren Toleranzbereichen vorteilhaft eingesetzt werden, die auf Sicherheitsmerkmalen basieren, die in den Referenzbildern mit einer hohen Intensität auftreten. Dies wäre beispielsweise bei Banknoten der Fall, bei denen die Denominati- on und/ oder die Seriennummer mit hellen Lettern auf einem dunklen Hintergrund gedruckt sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Pixelwerten eines Pixels des Klassenreferenzbildes um die Mittelwerte der ent- sprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse. Hierzu wird dem Pixelwert eines an der Position x, y angeordneten Pixels des Klassenreferenzbildes der gemittelte Wert der Pixelwerte der Pixel der Vielzahl von Referenzbildern an der Position x, y zugewiesen (ggf. nach ei- nem Ausrichten an einem gemeinsamen Referenzpunkt mittels des vorstehend beschriebenen Ausrichtungsmechanismus). Dies ist vorteilhaft bei der Definition eines Bereichs, in dem bei der anschließenden Klassifizierung von Banknoten mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Sicherheitsmerkmal, z.B. der Sicherheitsfaden 340 der Banknote 312 von Figur 4 zu finden sein wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Pixelwerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes durch die Differenz zwischen dem maximalen Pixelwert und dem minimalen Pixelwert der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse bestimmt. Hierzu wird dem Pixelwert eines an der Position x, y angeordneten Pixels des Klassenreferenzbildes die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert der Pixelwerte der Pixel der Vielzahl von Referenzbildern an der Position x, y zugewiesen (ggf. nach einem Ausrichten an einem gemeinsamen Referenzpunkt mit- tels des vorstehend beschriebenen Ausrichtungsmechanismus). Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als Fehler bei der Ausrichtung der Referenzbilder der bereits klassifizierten Banknoten derselben Klasse bei der Erstellung des Klassenreferenzbildes erkannt werden können. Dies kann entweder durch einen Benutzer mittels der graphischen Benutzeroberfläche, die das Klassen- referenzbild anzeigt, und/ oder automatisch durch eine entsprechend ausgestaltete Softwareroutine geschehen. Sollte beispielsweise die Intensität in einem ausgedehnten Pixelbereich des derartig erstellten Klassenreferenzbildes einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, so kann dies an ei- nem Fehler bei der Ausrichtung der Referenzbilder der bereits klassifizierten Banknoten derselben Klasse liegen. Denn bei einem so erstellten Klassenrefe- renzbild weisen Pixel, die in einem Referenzbild Teil des hellen Randbereichs einer Referenzbanknote und in einem anderen Referenzbild Teil des dunklen Hintergrunds außerhalb einer Referenzbanknote sind, eine hohe Intensität auf. In solch einem Fall wird der Ausrichtungsalgorithmus korrigiert und/ oder ein neuer Satz von Referenzbildern für jede Klasse erstellt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Bestimmen eines Klassenreferenzdatensatzes für die Klassifizierung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten (12), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
das Erstellen eines Klassenreferenzbildes mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klas- se; und
das Erstellen eines Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand des Klassenreferenzbildes;
dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelwerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes eine Funktion der Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedem Klassenreferenzparameter ein Toleranzbereich zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Adaptionsprozess für jede Klasse, der ein Wertdokument zugewiesen werden kann, mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von Referenzwertdokumenten einer jeweiligen Klasse ein Klassenreferenzbild und ein Klassenreferenzdatensatz mit we- nigstens einem Klassenreferenzparameter erstellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei während des Adaptionsprozesses für die Analyse das Klassenreferenzbild einer Klasse von Wertdokumenten mittels einer graphischen Benutzeroberfläche auf einer Anzeigeinheit darge- stellt wird, wobei die graphische Benutzeroberfläche derart ausgestaltet ist, dass ein Benutzer bei der Erstellung eines Klassenreferenzparameters eines Klassenreferenzdatensatzes anhand des Klassenreferenzbildes mitwirken kann.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erstellens wenigs- tens eines Klassenreferenzbildes mittels einer Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse ferner den Schritt der Ausrichtung der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse hinsichtlich eines gemeinsamen Referenzpunkts umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für einige oder alle Klassen mehr als ein Klassenreferenzbild mittels der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse erstellt wird und der Klassenreferenzdatensatz mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand mehr als eines Klassenreferenzbildes erstellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Pixel werten eines Pixels eines Klassenreferenzbildes um die Minima der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Pixelwerten eines Pixels des Klassenreferenzbildes um die Mittelwerte der entsprechenden Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse handelt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pixelwerte eines Pixels des Klassenreferenzbildes die Maxima der entsprechenden Pixelwerte der ent- sprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse sind.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pixelwerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes durch die Differenz zwischen dem maximalen Pixelwert und dem minimalen Pixelwert der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Referenzbildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse bestimmt sind.
11. Verfahren zum Klassifizieren von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten (12), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
das Bestimmen wenigstens einer quantitativen Eigenschaft eines zu klassifizierenden Wertdokuments; und
das Klassifizieren des zu klassifizierenden Wertdokuments auf der Grundlage eines Vergleichs der quantitativen Eigenschaft des zu klassifizierenden Wertdokuments mit einem Klassenreferenzparameter eines Klassen- referenzdatensatzes, wobei der Klassenreferenzdatensatz mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bestimmt worden ist.
12. Vorrichtung (10) zur Bearbeitung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten (12), wobei die Vorrichtung (10) umfasst:
eine Sensoreinheit (26) zum Erzeugen eines Bildes einer Banknote (12); eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (30), wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (30) dazu ausgestaltet ist, die folgenden Schritte auszu- führen:
das Erstellen eines Klassenreferenzbildes mittels einer Vielzahl von Bildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse; und das Erstellen eines Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand des Klassenreferenzbildes; wobei die Pixelwerte eines jeweiligen Pixels des Klassenreferenzbildes eine Funktion der Pixelwerte der entsprechenden Pixel der Vielzahl von Bildern von bereits klassifizierten Wertdokumenten derselben Klasse sind.
13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (30) ferner dazu ausgestaltet ist, die folgenden weiteren Schritte auszuführen:
das Bestimmen wenigstens einer quantitativen Eigenschaft eines zu klassifizierenden Wertdokuments; und
das Klassifizieren des zu klassifizierenden Wertdokuments auf der
Grundlage eines Vergleichs der quantitativen Eigenschaft des zu klassifizierenden Wertdokuments mit dem Klassenreferenzparameter.
14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung ferner ei- nen Computer (38) mit einer Anzeigeinheit (39) umfasst, der mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung (30) verbunden ist, wobei auf dem Computer (38) eine graphische Benutzeroberfläche implementiert ist, die es erlaubt, dass ein Benutzer bei dem Schritt des Erstellens eines Klassenreferenzdatensatzes mit wenigstens einem Klassenreferenzparameter anhand des Klassenreferenz- bildes mitwirkt.
15. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
16. Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.
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