專利名稱：復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下述四個領(lǐng)域光學(xué)和電子學(xué)領(lǐng)域、電子學(xué)信息處理技術(shù)領(lǐng)域、模糊數(shù)學(xué)及電子學(xué)信息處理技術(shù)領(lǐng)域及機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前各國的鈔票防偽除集中于特殊紙張(包括塑料紙)、特殊技術(shù)(如變色油墨圖像、全息圖像、縮微印刷圖像、隱形圖像、熒光圖像和紅外圖像)外，對制版技術(shù)仍高度重視。貨幣的版上紋路不僅對大面值鈔票的防偽意義十分重大，且對小面值鈔票的防偽更有意義。尤其是在某些防偽技術(shù)成本高，只能用于大面值鈔票，而傳統(tǒng)的磁性、熒光、紅外等技術(shù)極易被制偽者仿造的情況下。類似于人的指紋差別，制偽者再下功夫，也會有某些特殊級路是模仿不象的，當(dāng)然使用通常的檢測手段是觀察不出來的。但若采用類似于高級指紋分析的圖像處理技術(shù)和模糊數(shù)學(xué)方法，其結(jié)果將一目了然，而且易于實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)用高科技技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，從而能夠精確判斷出鈔票的真?zhèn)蔚膹?fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，包括點(diǎn)鈔裝置，還包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(A)，圖像整形處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)、連續(xù)點(diǎn)鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；其中數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(A)與圖像整形處理單元(B)及時鐘同步控制單元(E)連接，圖像整形處理單元(B)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(E)連接，匹配處理算法器(C)分別與門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)、時鐘同步控制單元(E)連接，門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(D)連接，、連續(xù)點(diǎn)鈔單元(F)與時鐘同步控制單元(E)連接。
——所述的攝像頭(A)的數(shù)量為2-12個。
——所述的圖像整形處理單元(B)是由采集圖像緩存區(qū)和整形采樣軟件存儲區(qū)(12MB RAM)、整形采樣處理單元、I/O接口或RS232及總線構(gòu)成。
——所述的匹配處理算法器(C)是由適時采集的圖形矩陣緩存區(qū)和處理軟件的存儲區(qū)(12MB RAM)、預(yù)存的圖形矩陣存儲區(qū)(12MBROM)、接受B模塊數(shù)據(jù)的I/O或RS232、匹配處理單元、輸出數(shù)據(jù)到D模塊的I/O或RS232以及總線構(gòu)成。
——所述的門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)是由匹配處理后的圖形矩陣緩存區(qū)和處理軟件的存儲區(qū)(12MB RAM)、預(yù)存的門限向量存儲區(qū)(12MB ROM)、接受C模塊數(shù)據(jù)的I/O或RS232、門限處理及結(jié)果顯示單元、輸出數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)終端的I/O或RS232以及總線構(gòu)成。
——所述的整機(jī)硬件結(jié)構(gòu)是由平行光及特種光源、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、專用嵌入式計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)、顯示單元、機(jī)械傳動部份構(gòu)成。
——所述的整機(jī)軟件結(jié)構(gòu)是由圖像整形處理算法軟件、適時操作系統(tǒng)RTOS或通用操作系統(tǒng)DOS、進(jìn)程管理軟件、中斷及接口管理軟件、匹配算法軟件、誤差分析及處理算法軟件構(gòu)成。
本發(fā)明通過對鈔票上的關(guān)鍵紋路區(qū)域，利用類似于高級指紋分析的精確圖像處理和模糊誤差分等技術(shù)，不僅大大提高了辨識效率，降低人工成本，而且辨識精度較人眼和現(xiàn)存的驗(yàn)鈔設(shè)備高出幾個數(shù)量級，對人眼和現(xiàn)存設(shè)備難以觀測的制偽效果，在復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)的檢測手段下將很容易暴露。
本發(fā)明是首次在世界上采用數(shù)字信息處理方法來檢測鈔票上的特殊紋路，其設(shè)計(jì)思想來源于類似高級指紋分析識別技術(shù)，和類似戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)或機(jī)載攻擊雷達(dá)為判定警戒目標(biāo)和攻擊目標(biāo)所采用的動目標(biāo)判定技術(shù)。該技術(shù)方案是將各種貨幣上(如大面值美元、人民幣、歐元等)制偽者很不容易仿制的某些精細(xì)或特殊紋路從光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成可供計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像，將待驗(yàn)鈔票和標(biāo)準(zhǔn)鈔票的特征圖像作圖像匹配處理或精確圖像處理，再應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法設(shè)置分析判定規(guī)則(算法)，以排除系統(tǒng)誤差、環(huán)境誤差和人為誤差的干擾，最終精確地判定鈔票的真?zhèn)巍?br>

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明通過攝像頭采集待檢驗(yàn)鈔票上信息的示意圖；圖3為本發(fā)明圖像處理單元(B)的圖形處理示意圖；圖4為本發(fā)明匹配處理算法器(C)的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明時鐘同步控制單元(D)的時鐘同步控制邏輯圖；圖7為本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；圖7中，71—信息處理單元電路板；72—計(jì)算機(jī)接口和電源接口；73—平行光源；74—鈔票入槽；75—點(diǎn)鈔機(jī)；76—鈔票出槽；77—傳動裝置；78—聚焦攝像頭。
圖8為本發(fā)明中的點(diǎn)鈔機(jī)的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖8中，1—點(diǎn)鈔裝置；11—入鈔口；111—凸輪；112—感測開關(guān)；12—出鈔口；121—葉輪；13—傳動馬達(dá)；131—第一皮帶輪；14—皮帶；15—第二批帶輪；151—第二齒輪；16—滾輪；161—第一齒輪；17—幣道；18—葉輪馬達(dá)。
由于上述點(diǎn)鈔機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
圖9為本發(fā)明整機(jī)硬件結(jié)構(gòu)；圖10為本發(fā)明整機(jī)軟件結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
1.由A，通過低成本數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(美國市場上常用的30萬像素?cái)z像頭，場頻30Hz，每幀圖像成像時間33ms)組合，針對不同的幣種和不同的待檢紋路區(qū)域，借助各種光源(平行光、紅外線、瑩光、紫外光、特種顯影光等)照射成像，從而將這些待識別特征圖像轉(zhuǎn)化成可供計(jì)算機(jī)處理的基本數(shù)字信號(映射RGB數(shù)字矩陣或USB信號)集合。示意圖見圖2。
2.由B，通過整形和開窗技術(shù)的圖形處理，形成既保留鈔票特征點(diǎn)的圖像特征，又壓縮數(shù)據(jù)量的向量信號或圖形矩陣(其中根據(jù)不同幣種和不同圖像特征定義向量信號或圖形矩陣是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)之一)，具體圖形處理的示意圖見圖3。通過圖形處理軟件的整形處理，首先去除不需要的邊緣，使待處理向量成為所要求(根據(jù)不同幣種和面值)的標(biāo)準(zhǔn)矩陣。如100人民幣元鈔票上的特征識別點(diǎn)，就是從30萬像素點(diǎn)陣整形成381×181點(diǎn)陣。再通過開窗處理變成191×91點(diǎn)陣。
3.由C，設(shè)置一系列特定的算法，對適時采集的和預(yù)存的向量信號或圖形矩陣(這里有一個對不同種貨幣，如美元、歐元、人民幣等初始化預(yù)存儲的處理過程)進(jìn)行匹配處理。這一系列算法是本發(fā)明的另一個關(guān)鍵點(diǎn)，其本質(zhì)是以高出人眼或現(xiàn)存識別設(shè)備分辨率數(shù)千萬倍甚至上億倍的數(shù)字識別能力來比較待驗(yàn)鈔票和標(biāo)準(zhǔn)鈔票的紋路差別。采用由特定匹配算法所編制的軟件處理，將產(chǎn)生可供門限處理的誤差信號。其示意圖見圖4。從圖4可以看出，在每個時鐘周期t內(nèi)，圖形矩陣緩存區(qū)首先存入B模塊輸出的RGB特征向量，將該向量和預(yù)存在圖形矩陣存儲區(qū)(ROM)的預(yù)存RBG特征向量作為匹配處理后，再刷新存入緩存區(qū)，并通過輸出接口輸入D模塊。
4.由D，設(shè)置一個算法即門限判定規(guī)則，對匹配處理的結(jié)果進(jìn)行門限分析(對結(jié)果矩陣元素的綜合分析和判定)，然后顯示判定結(jié)論。應(yīng)著重說明的是，本系統(tǒng)面向?qū)嶋H應(yīng)用環(huán)境，正是由于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用環(huán)境將面臨鈔票定位、鈔票新舊、平整、折疊、溫差、潮濕度等環(huán)境誤差，人為誤差(這包括油污、破損、殘缺、疊折等人為誤差)，以及本系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差，將使匹配處理的結(jié)果有一個正常的誤差范圍，也就是說即使真鈔票的匹配處理結(jié)果也是有誤差的。如何用模糊數(shù)學(xué)的方法界定這個范圍就是門限分析所要達(dá)到的目的。采用由特定門限分析算法所編出的軟件處理誤差信號，將產(chǎn)生對應(yīng)計(jì)數(shù)的最終識別結(jié)果，并通過一個顯示軟件顯示在終端屏幕上。其示意圖見圖5。從圖5可以看出，在每個時鐘周期t內(nèi)，匹配處理后的圖形矩陣緩存區(qū)首先存入C模塊輸出的誤差(RGB)特征向量，將該向量和預(yù)存的門限向量對比，再經(jīng)模糊數(shù)學(xué)方法的判別軟件處理，就得到最終識別結(jié)果，并由顯示軟件驅(qū)動，輸出至計(jì)算機(jī)終端。
5.F，從連續(xù)點(diǎn)鈔單元提取系統(tǒng)的同步觸發(fā)信號和計(jì)數(shù)信號，供給D和E模塊。
6.E模塊提供同步控制，以保障每張鈔票的識別可靠，相應(yīng)的實(shí)施方式見時鐘同步控制邏輯(圖6)，具體實(shí)現(xiàn)由專用嵌入式計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)和存儲內(nèi)存里的處理軟件完成。系統(tǒng)從聚焦攝像至門限處理結(jié)束的時間T，依據(jù)合理的設(shè)計(jì)(選擇合適處理器件)，當(dāng)然小于連續(xù)點(diǎn)鈔單元的點(diǎn)鈔間隔時間t，而時鐘同步控制及總控的作用就是保障本系統(tǒng)信號處理部分和機(jī)械轉(zhuǎn)動部分、及顯示結(jié)果的絕對同步。
7.復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)的產(chǎn)品示意圖見圖7。
接通電源和計(jì)算機(jī)，復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)就可開始工作。首先通過計(jì)算機(jī)及鍵盤設(shè)置鈔票面值，然后通過鈔票入槽放入待驗(yàn)鈔票(在鈔票入槽前必須順序理正)，點(diǎn)鈔結(jié)束后，從鈔票出槽取出鈔票，計(jì)算機(jī)或顯示屏上將顯示計(jì)數(shù)和對應(yīng)計(jì)數(shù)的驗(yàn)鈔結(jié)果。
具體實(shí)施方式
的補(bǔ)充說明1.本發(fā)明著重突出新的思想方法、工作原理和處理模式，也有經(jīng)濟(jì)方面的考慮。故原理性樣機(jī)是借助一臺便攜式(奔2)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其操作系統(tǒng)是Microsoft公司的Windows2000，并以此證明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)是實(shí)用可行的。
2.本發(fā)明商用機(jī)的計(jì)算機(jī)是一臺自主設(shè)計(jì)且具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高檔次嵌入式計(jì)算機(jī)，采用RISC結(jié)構(gòu)的Arm-cpu。該部分是我和我在美國硅谷的一些老同學(xué)和老同事共同開發(fā)的，目前正在申請美國專利。另外本發(fā)明的顯示單元有多種選擇，如LED。
3.本發(fā)明高檔次嵌入式計(jì)算機(jī)所采用的適時操作系統(tǒng)RTOS，目前暫時采用VxWORKS。但我正在和美國StandFord大學(xué)的老朋友共同開發(fā)專用Linux內(nèi)核，相應(yīng)的大規(guī)模軟件開發(fā)工具也由我在美國硅谷的老朋友們開發(fā)，目前全部工作已接近尾聲，屆時將首先申請美國專利。
4.本發(fā)明還可以借助通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其一是軟件模式的。鑒于將來計(jì)算機(jī)CPU速度越來越快(目前Intel Pentium-IV已超過3.0GHz)，存儲量越來越大(與其相應(yīng)PC機(jī)的內(nèi)存大于256MB)等方面的考慮，對于已有高級柜面終端的客戶，復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)沒有必要設(shè)置硬件，借助于柜面終端的硬件，僅將所需功能的全套軟件存入作為柜面終端的PC機(jī)，再連接上點(diǎn)鈔單元的同步信號線和觸發(fā)信號線即可以工作。
5.本發(fā)明不同于市面上現(xiàn)有驗(yàn)鈔機(jī)，用的是連續(xù)電機(jī)。為提高成像質(zhì)量，本發(fā)明采用步進(jìn)電機(jī)，考慮到步進(jìn)電機(jī)的減速和加速影響，以及數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的場頻而產(chǎn)生的同步控制軟件是本發(fā)明的又一大特色。
6.復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)的點(diǎn)鈔單元的機(jī)械傳動部分是從市場采購的優(yōu)選中間產(chǎn)品，所以在圖7中不做詳細(xì)描述。主要有兩種選擇，一是美國產(chǎn)品，其特點(diǎn)是質(zhì)優(yōu)價高；另一種是國內(nèi)產(chǎn)品，價格低但質(zhì)量卻次之。如何權(quán)衡將依據(jù)客戶情況(如國內(nèi)使用還是出口)而定。
7.依據(jù)圖1，A、B、C、D、E模塊合在一起，可形成識別單張鈔票的處理系統(tǒng)，供柜面操作員和一般收款員使用。
8.依據(jù)人民幣、美元、歐元等的流通情況，復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)將有針對不同幣種的專用型號(主要是不同攝錄結(jié)構(gòu))；但對同一幣種的型號，可采取預(yù)先設(shè)置的方法，處理不同面值的鈔票。
9.對同一幣種，因?yàn)橛姓粗?在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上已考慮了前后之分)，具體操作時，將正面點(diǎn)一次，再反面點(diǎn)一次，但顯示軟件將依據(jù)計(jì)數(shù)的對應(yīng)數(shù)顯示驗(yàn)鈔結(jié)果。
10.作為信息處理單元的電路板，也可插在作為柜面終端的PC主板上。
11.本系統(tǒng)的同步控制能力極強(qiáng)，其目的是便于本系統(tǒng)移植到自動存、取款機(jī)(ATM)、銀行清分系統(tǒng)和其他自動售貨機(jī)上，且僅作為配套驗(yàn)鈔模塊(屆時可能不合點(diǎn)鈔單元)使用。
12.應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是本系統(tǒng)具有檢測紅外、熒光和隱形紋路的處理能力。
13.本系統(tǒng)還具有英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字的讀取能力。這種技術(shù)的本質(zhì)是模式識別，雖不知國內(nèi)詳情，但在美國早已是成熟技術(shù)，故不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，包括點(diǎn)鈔裝置，其特征在于還包括攝像頭(A)，圖像處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)、連續(xù)點(diǎn)鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；其中攝像頭(A)與圖像處理單元(B)及時鐘同步控制單元(E)連接，圖像處理單元(B)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(E)連接，匹配處理算法器(C)分別與門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)、時鐘同步控制單元(E)連接，門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(D)連接，、連續(xù)點(diǎn)鈔單元(F)與時鐘同步控制單元(E)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的攝像頭(A)的數(shù)量為2-12個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像整形處理算法單元(B)是由采集圖像緩存區(qū)和整形采樣軟件存儲區(qū)(12MB RAM)、整形采樣處理單元、映射I/O接口或RS232及總線構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的匹配處理算法器(C)是由適時采集的圖形矩陣緩存區(qū)和處理軟件的存儲區(qū)(12MB RAM)、預(yù)存的圖形矩陣存儲區(qū)(12MB ROM)、接受B模塊數(shù)據(jù)的I/O或RS232、匹配處理單元、輸出數(shù)據(jù)到D模塊的I/O或RS232以及總線構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)是由匹配處理后的圖形矩陣緩存區(qū)和處理軟件的存儲區(qū)(12MB RAM)、預(yù)存的門限向量存儲區(qū)(12MBROM)、接受C模塊數(shù)據(jù)的I/O或RS232、門限處理及結(jié)果顯示單元、輸出數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)終端的I/O或RS232以及總線構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的整機(jī)硬件結(jié)構(gòu)是由平行光及特種光源、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、專用嵌入式計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)、顯示單元、機(jī)械傳動部份構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，其特征在于所述的整機(jī)軟件結(jié)構(gòu)是由圖像整形處理算法軟件、適時操作系統(tǒng)RTOS或通用操作系統(tǒng)DOS、進(jìn)程管理軟件、中斷及接口管理軟件、匹配算法軟件、誤差分析及處理算法軟件構(gòu)成。
全文摘要
一種復(fù)合紋路處理驗(yàn)鈔系統(tǒng)，包括點(diǎn)鈔裝置，還包括小型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(A)，圖像處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結(jié)果顯示(D)、連續(xù)點(diǎn)鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；本發(fā)明不同于目前國際上主流驗(yàn)鈔技術(shù)產(chǎn)家仍采用的傳統(tǒng)驗(yàn)鈔技術(shù)，如磁性、紅外、熒光、光譜、尺寸、水印等，是首次在世界上采用數(shù)字信息處理方法來檢測鈔票上的特殊紋路。其設(shè)計(jì)思想來源于類似高級指紋分析識別技術(shù)，和類似戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)或機(jī)載攻擊雷達(dá)為判定警戒目標(biāo)和攻擊目標(biāo)所采用的動目標(biāo)判定技術(shù)。該技術(shù)方案是將各種貨幣上(如大面值美元、人民幣、歐元等)制偽者很不容易仿制的某些精細(xì)或特殊紋路從光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成可供計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字圖像，將待驗(yàn)鈔票和標(biāo)準(zhǔn)鈔票的特征圖像作圖像匹配處理或精確圖像處理，再應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法設(shè)置分析判定規(guī)則(算法)，以排除系統(tǒng)誤差、環(huán)境誤差和人為誤差的干擾，最終精確地判定鈔票的真?zhèn)巍?br> 文檔編號G06K5/00GK1510629SQ0215862
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者鮑東山 申請人:鮑東山