本發(fā)明涉及紙幣的檢驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的紙幣多特征采集系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
根據(jù)人民銀行的紙幣流通標(biāo)準(zhǔn)，偽造紙幣、貼有膠帶的紙幣、污損紙幣等均不適合在市面上流通。因此為了有效鑒別紙幣是否適合流通，需要獲取紙幣的特征有多種，比如圖像特征、磁性特征、厚度特征等?？芍貥?gòu)技術(shù)是指在軟件的控制下，利用系統(tǒng)中的可重構(gòu)資源，根據(jù)應(yīng)用的需要可重新構(gòu)建一個新的系統(tǒng)，達到接近專用硬件設(shè)計的高性能，從而使得系統(tǒng)兼具靈活性、高性能、可升級等優(yōu)點?，F(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的可重構(gòu)資源的基本單位是可編程的邏輯塊和可編程的連線資源，這些可重構(gòu)資源在系統(tǒng)運行之前或者系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的硬件配置信息進行配置后，硬件就具有了某個特定的功能。在基于FPGA的可重構(gòu)系統(tǒng)中硬件的結(jié)構(gòu)配置信息可以像軟件一樣修改，具備硬件的計算性能同時又具有軟件的靈活性。像素級數(shù)據(jù)融合技術(shù)：相對于數(shù)據(jù)融合的其它層次，像素級圖像融合是最低層次上的融合，它是對多個傳感器獲取的同一目標(biāo)的傳感器原始數(shù)據(jù)通過一定的算法將各圖像數(shù)據(jù)中所含的信息優(yōu)勢或互補性有機地結(jié)合起來。但是對參加融合的各傳感器數(shù)據(jù)必須進行精確的配準(zhǔn)，其配準(zhǔn)精度一般應(yīng)達到像素級?，F(xiàn)有的紙幣特征采集系統(tǒng)的研究大多數(shù)集中在紙幣圖像單一防偽特征的采集；或者多種防偽特征的采集相對獨立，采集到的特征數(shù)據(jù)沒有相應(yīng)的位置信息，多種特征信息的配準(zhǔn)困難，并且配置精度難以保證；或者數(shù)據(jù)采集單元基于非可重構(gòu)器件來實現(xiàn)，當(dāng)傳感器升級導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信協(xié)議變化時，原有硬件系統(tǒng)不能通過重構(gòu)適應(yīng)該變化，只能修改硬件設(shè)計。例如《紙幣鑒別儀圖像采集處理方法及裝置》，公開號：CN102568081A；僅僅單獨研究了紙幣的圖像采集， 造成紙幣可流通特征采集不全面，不便于進行多傳感器數(shù)據(jù)融合的識別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于FPGA的紙幣多特征采集系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)和方法基于FPGA，實現(xiàn)了紙幣圖像特征、磁性特征、厚度特征的并行采集，并且所采集的多種特征數(shù)據(jù)均基于同一個相對位置坐標(biāo)系，特征數(shù)據(jù)中帶有的坐標(biāo)信息便于進行多傳感器像素級信息的配準(zhǔn)，配置精度達到了像素級；因為FPGA內(nèi)部包含可重構(gòu)的硬件邏輯資源，因此，可以通過采集模塊的邏輯資源重構(gòu)提高系統(tǒng)對于不同的數(shù)字傳感器的兼容性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種基于FPGA的紙幣多特征采集系統(tǒng)，其特征在于：所述采集系統(tǒng)包括編碼器、紙幣傳送裝置、紅外傳感器、磁性傳感器、圖像傳感器、厚度傳感器、FPGA以及數(shù)據(jù)處理單元，所述編碼器位于所述紙幣傳送裝置的轉(zhuǎn)動輪上，所述紅外傳感器設(shè)有兩組分別布置于紙幣傳送裝置的紙幣傳送通道的進口和出口，分別為前紅外傳感器對和后紅外傳感器對，所述磁性傳感器、圖像傳感器和厚度傳感器從左到右布置于兩組紅外傳感器之間的紙幣傳送通道上，所述編碼器、紅外傳感器、磁性傳感器、圖像傳感器以及厚度傳感器通過接口電路與所述FPGA電連接，所述FPGA與所述數(shù)據(jù)處理單元電連接。進一步的技術(shù)方案在于：所述前紅外傳感器對和后紅外傳感器對包括上紅外發(fā)射傳感器和下紅外接收傳感器。進一步的技術(shù)方案在于：所述圖像傳感器包括上下相對設(shè)置的上圖像傳感器和下圖像傳感器。進一步的技術(shù)方案在于：所述紙幣傳送裝置為傳送帶式傳送裝置。本發(fā)明還公開了一種基于FPGA的紙幣多特征采集方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：1)將紙幣放在紙幣傳送裝置的傳送帶上，紙幣在傳送帶的帶動下依次經(jīng)過前紅外傳感器對，磁性傳感器，圖像傳感器，厚度傳感器和后紅外傳感器對；2)在紙幣運動的過程當(dāng)中，編碼器產(chǎn)生編碼器脈沖信號，紙幣的運動距離 與編碼器產(chǎn)生的脈沖信號個數(shù)成正比，F(xiàn)PGA中的編碼器信號處理單元接收編碼器信號，輸出濾波后的編碼器信號ENC，采集使能單元中各數(shù)據(jù)采集使能單元在濾波后的編碼器信號ENC的控制下產(chǎn)生使能信號；3)紅外傳感器接收端產(chǎn)生的高低電平信號，反映紙幣是否遮擋紅外傳感器，F(xiàn)PGA中的紅外信號處理單元負(fù)責(zé)接收來自紅外傳感器接收端的原始紅外信號，輸出濾波后的紅外信號IR，IR為高低電平信號，當(dāng)紙幣到達前紅外傳感器對位置時，F(xiàn)PGA中的紅外信號處理單元產(chǎn)生高電平信號，當(dāng)FPGA中的采集使能單元檢測到紅外傳感器的高電平信號時，則立刻啟動磁性數(shù)據(jù)采集使能單元、厚度數(shù)據(jù)采集使能單元和圖像數(shù)據(jù)采集使能單元，這三個單元并行啟動及運行，分別控制磁性傳感器、厚度傳感器和圖像傳感器采集紙幣的磁性信息、厚度信息和圖像信息；4)FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元接收紙幣的磁性信息、厚度信息和圖像信息，然后將上述信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元進行處理；5)數(shù)據(jù)處理單元解析出傳感器采集的數(shù)據(jù)與坐標(biāo)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)對各傳感器數(shù)據(jù)進行像素級融合，得出紙幣的綜合信息。進一步的技術(shù)方案在于，步驟3)中紙幣磁性信息采集的具體過程如下：FPGA中的磁性數(shù)據(jù)采集使能單元啟動后，從零開始計算編碼器脈沖信號的個數(shù)M，編碼脈沖信號的個數(shù)M反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對的距離，隨著紙幣的前邊沿靠近磁性傳感器，當(dāng)紙幣與磁性傳感器之間的距離小于等于L1-D1時，其中，L1為前紅外傳感器對與磁性傳感器之間的距離，當(dāng)紙幣還剩磁性提前采集距離D1就到達磁性傳感器位置時，便啟動磁性采集過程，磁性數(shù)據(jù)采集使能單元置位磁性使能信號為高電平，并根據(jù)磁性傳感器的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生磁性采集脈沖信號，發(fā)送給FPGA中的磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元，此處磁性采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每10個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號，磁性采集脈沖的個數(shù)M1與紙幣前邊沿和磁性采集起始點L1-D1之間的距離S1有一一對應(yīng)關(guān)系S1＝10*N*M1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù) 的磁性采集脈沖后，紙幣便越過了磁性傳感器，此時置位磁性數(shù)據(jù)采集使能單元輸出為低電平，停止產(chǎn)生磁性采集脈沖控制信號并對磁性采集脈沖信號的數(shù)量CNT_M清零，為下一張紙幣的到來做好準(zhǔn)備，當(dāng)磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元檢測到磁性使能信號被置位為高電平時，每來一個磁性采集脈沖信號，則控制磁性傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置磁性信息的采集，每個磁性脈沖信號觸發(fā)采集一行紙幣磁性信息，在磁性使能信號為高電平時，磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元也同時對周期性的磁性采集脈沖信號進行計數(shù)，該計數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于磁性采集起始點的距離，磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元最后將當(dāng)前位置磁性采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的紙幣磁性信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元。進一步的技術(shù)方案在于，步驟3)中紙幣圖像信息采集的具體過程如下：FPGA中的圖像數(shù)據(jù)采集使能單元啟動后，實時計算編碼器脈沖信號的數(shù)量P，脈沖信號數(shù)量P實時反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對的距離，隨著紙幣的前邊沿靠近圖像傳感器，當(dāng)紙幣與圖像傳感器之間的距離小于等于L2-D2時，其中，L2為前紅外傳感器對與圖像傳感器之間的距離，當(dāng)紙幣還剩圖像提前采集距離D2就到達圖像傳感器位置時，便啟動圖像采集過程，圖像數(shù)據(jù)采集使能單元置位圖像使能信號為高電平，并根據(jù)圖像傳感器的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生圖像采集脈沖信號，傳送給圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元，圖像采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每1個編碼器脈沖產(chǎn)生1個圖像采集脈沖，圖像采集脈沖的個數(shù)P1與紙幣和圖像采集起始點L2-D2的距離S2有一一對應(yīng)關(guān)系S2＝1*N*P1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù)的圖像采集脈沖后，紙幣已經(jīng)越過了圖像傳感器，此時置位圖像使能信號為低電平并停止產(chǎn)生圖像采集脈沖信號，當(dāng)圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元檢測到圖像使能信號被置位為高電平時，每來一個圖像采集脈沖信號，則控制圖像傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置圖像信息的采集，每個圖像脈沖信號觸發(fā)采集上下各一行紙幣圖像信息，在圖像信息使能信號為高電平時，圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元也同時對周期性的圖像采集脈沖信號進行計數(shù)，該計 數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于圖像采集起始點L2-D2處的距離，圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元最后將當(dāng)前位置圖像采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的紙幣圖像信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元。進一步的技術(shù)方案在于，步驟3)中紙幣厚度信息采集的具體過程如下：厚度數(shù)據(jù)采集使能單元啟動后，實時計算編碼器脈沖信號的數(shù)量T，脈沖信號數(shù)量T實時反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對的距離，隨著紙幣的前邊沿靠近厚度傳感器，當(dāng)紙幣與厚度傳感器之間的距離小于等于L3-D3時，其中L3為前紅外傳感器對與厚度傳感器之間的距離，當(dāng)紙幣還剩厚度提前采集距離D3就到達厚度傳感器位置時，便啟紙幣動厚度采集過程，厚度數(shù)據(jù)采集使能單元置位厚度使能信號為高電平，并根據(jù)厚度傳感器的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生厚度采集脈沖信號，傳送給厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元，此處厚度采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每5個編碼器脈沖產(chǎn)生一個厚度采集脈沖，厚度采集脈沖的個數(shù)T1與紙幣前邊沿和厚度采集起始點L3-D3的距離S3有一一對應(yīng)關(guān)系S3＝5*N*T1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù)的厚度采集脈沖后，紙幣已經(jīng)越過了厚度傳感器，此時置位厚度使能信號為低電平并停止產(chǎn)生厚度采集脈沖信號，當(dāng)厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元檢測到厚度使能信號被置位為高電平時，每來一個厚度采集脈沖信號，則控制厚度傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置厚度信息的采集，每個厚度脈沖信號觸發(fā)采集一行紙幣厚度信息，在厚度使能信號為高電平時，厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元也同時對周期性的厚度采集脈沖信號進行計數(shù)，該計數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于圖像采集起始點L3-D3處的距離，厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元最后將當(dāng)前位置厚度采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的厚度圖像信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元。進一步的技術(shù)方案在于，步驟4)的具體過程如下：FPGA中數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的磁性采集脈沖的計數(shù)信息M1，根據(jù)磁性采集密度換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S1，S1＝10*N*M1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，然后將坐標(biāo)信息S1與該行采集到的磁性傳感器 數(shù)據(jù)信息一同發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的圖像采集脈沖的計數(shù)信息P1，根據(jù)磁性采集密度換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S2，S2＝1*N*P1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，然后將坐標(biāo)信息P1與該行采集到的圖像傳感器數(shù)據(jù)信息一同發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的厚度采集脈沖的計數(shù)信息T1，根據(jù)厚度采集密度換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S3，S3＝5*N*T1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，然后將坐標(biāo)信息與該行采集到的厚度傳感器數(shù)據(jù)信息一同發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。進一步的技術(shù)方案在于，D1＝D2＝D3。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述系統(tǒng)和方法基于FPGA實現(xiàn)了紙幣圖像特征、磁性特征、厚度特征的并行采集，并且所采集的多種特征數(shù)據(jù)均基于同一個相對位置坐標(biāo)系，特征數(shù)據(jù)中帶有的坐標(biāo)信息便于進行多傳感器像素級信息的配準(zhǔn)，配置精度達到了像素級；因為FPGA內(nèi)部包含可重構(gòu)的硬件邏輯資源，因此，可以通過采集模塊的邏輯資源重構(gòu)提高系統(tǒng)對于不同的數(shù)字傳感器的兼容性。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)原理框圖；圖3是本發(fā)明FPGA內(nèi)部的可重構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)原理框圖；圖4是本發(fā)明中位置關(guān)系示意圖；其中：1、紙幣2；3、紅外傳感器發(fā)射端4、編碼器5、紙幣傳送裝置6；7、紅外傳感器接收端8、厚度傳感器9、紙幣傳送通道10、上圖像傳感器11、下圖像傳感器12、磁性傳感器31、前紅外傳感器對32、后紅外傳感器對13、紅外傳感器接口14、編碼器接口15、采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖16、圖像傳感器接口17、磁性傳感器接口18、厚度傳感器接口19、FPGA20、數(shù)據(jù)處理單 元21、編碼器信號處理單元22、紅外信號處理單元23、采集使能單元24、磁性數(shù)據(jù)采集使能單元25、厚度數(shù)據(jù)采集使能單元26、圖像數(shù)據(jù)采集使能單元27、磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元28、厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元29、圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元30、數(shù)據(jù)發(fā)送單元。具體實施方式下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。為了便于說明引入變量：N：每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離M：磁性使能單元對編碼器脈沖信號的計數(shù)信息P：圖像使能單元對編碼器脈沖信號的計數(shù)信息T：厚度使能單元對編碼器脈沖信號的計數(shù)信息M1：磁性采集脈沖的計數(shù)信息P1：圖像采集脈沖的計數(shù)信息T1：厚度采集脈沖的計數(shù)信息L1：前紅外傳感器對與磁性傳感器之間的距離L2：前紅外傳感器對與圖像傳感器之間的距離L3：前紅外傳感器對與厚度傳感器之間的距離D1：磁性采集單元的提前采集距離，相當(dāng)于磁性數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)系0點D2：圖像采集單元的提前采集距離，相當(dāng)于圖像數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)系0點D3：厚度采集單元的提前采集距離，相當(dāng)于厚度數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)系0點L1-D1：為磁性采集起始點；L2-D2：為圖像采集起始點；L3-D3：為厚度采集起始點；S1：為磁性數(shù)據(jù)采集過程中，紙幣前邊沿與磁性采集起始點的距離，相當(dāng)于當(dāng)前行數(shù)據(jù)的坐標(biāo)；S2：為圖像數(shù)據(jù)采集過程中，紙幣前邊沿與圖像采集起始點的距離，相當(dāng)于當(dāng)前行數(shù)據(jù)的坐標(biāo)；S3：為厚度數(shù)據(jù)采集過程中，紙幣前邊沿與厚度采集起始點的距離，相當(dāng)于當(dāng)前行數(shù)據(jù)的坐標(biāo)。如圖1-2所示，本發(fā)明公開了一種基于FPGA的紙幣多特征采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)包括編碼器4、紙幣傳送裝置5、紅外傳感器、磁性傳感器12、圖像傳感器、厚度傳感器8、FPGA19以及數(shù)據(jù)處理單元20，所述圖像傳感器包括上下相對設(shè)置的上圖像傳感器10和下圖像傳感器11，所述紙幣傳送裝置為傳送帶式傳送裝置。所述編碼器4位于所述紙幣傳送裝置5的轉(zhuǎn)動輪上，所述紅外傳感器設(shè)有兩組分別布置于紙幣傳送裝置5的紙幣傳送通道9的進口和出口，分別為前紅外傳感器對31和后紅外傳感器對32，所述前紅外傳感器對31和后紅外傳感器對32包括上紅外發(fā)射傳感器2，3和下紅外接收傳感器6，7。所述磁性傳感器12、圖像傳感器和厚度傳感器8從左到右布置于兩組紅外傳感器之間的紙幣傳送通道上。圖像傳感器通過圖像傳感器接口16與FPGA19相連，在紙幣經(jīng)過時，圖像傳感器在FPGA19的控制下產(chǎn)生紙幣的圖像信號。磁性傳感器12通過磁性傳感器接口17與FPGA19相連，在紙幣經(jīng)過時，磁性傳感器在FPGA19的控制下產(chǎn)生紙幣的磁性信號。厚度傳感器8通過厚度傳感器接口18與FPGA19相連，在紙幣經(jīng)過時，厚度傳感器在FPGA19的控制下產(chǎn)生紙幣的厚度信號。數(shù)據(jù)采集單元由FPGA來實現(xiàn)，F(xiàn)PGA與數(shù)據(jù)處理單元相連，F(xiàn)PGA采集到的數(shù)據(jù)送給數(shù)據(jù)處理單元。紙幣1在紙幣傳送裝置5的帶動下，通過紙幣傳送通道9，依次經(jīng)過前紅外傳 感器對31，磁性傳感器12，圖像傳感器(包括上圖像傳感器10和下圖像傳感器11)，厚度傳感器8，后紅外傳感器對32。其中，紅外傳感器發(fā)射端發(fā)送紅外光源，紅外傳感器接收端接收紅外光源，當(dāng)紅外光沒有紙幣1遮擋時，接收端產(chǎn)生低電平信號，當(dāng)紅外光被紙幣1遮擋時，接收端產(chǎn)生高電平信號。紅外傳感器對(31，32)產(chǎn)生的高低電平信號通過紅外傳感器接口13與FPGA19相連。在紙幣傳送的過程中，紙幣傳送裝置5帶動編碼器4轉(zhuǎn)動，編碼器4在轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生編碼器信號，編碼器信號為脈沖信號，編碼器4每轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生固定數(shù)目C的脈沖信號。因此，每一個脈沖信號的到來，代表編碼器4旋轉(zhuǎn)了360/C的角度，紙幣運動了一定的距離N，N值的大小由皮帶傳動機構(gòu)的機械尺寸和C值大小可以計算出來。編碼器4轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的編碼器脈沖信號通過編碼器接口14與FPGA19相連。如圖3所示，本發(fā)明還公開了一種基于FPGA的紙幣多特征采集方法，所述方法包括以下步驟：1)將紙幣1放在紙幣傳送裝置5的傳送帶上，紙幣在傳送帶的帶動下依次經(jīng)過前紅外傳感器對31，磁性傳感器12，圖像傳感器，厚度傳感器8和后紅外傳感器對32；2)在紙幣運動的過程當(dāng)中，編碼器4產(chǎn)生編碼器脈沖信號，紙幣1的運動距離與編碼器4產(chǎn)生的脈沖信號個數(shù)成正比，F(xiàn)PGA中的編碼器信號處理單元21接收編碼器信號，輸出濾波后的編碼器信號ENC，采集使能單元23中各數(shù)據(jù)采集使能單元在濾波后的編碼器信號ENC的控制下產(chǎn)生使能信號；3)紅外傳感器接收端產(chǎn)生的高低電平信號，反映紙幣是否遮擋紅外傳感器，F(xiàn)PGA中的紅外信號處理單元22負(fù)責(zé)接收來自紅外傳感器接收端的原始紅外信號，輸出濾波后的紅外信號IR，IR為高低電平信號，當(dāng)紙幣到達前紅外傳感器對31位置時，F(xiàn)PGA中的紅外信號處理單元22產(chǎn)生高電平信號，當(dāng)FPGA中的采集使能單元檢測到紅外傳感器的高電平信號時，則立刻啟動磁性數(shù)據(jù)采集使能單元24、厚度數(shù)據(jù)采集使能單元25和圖像數(shù)據(jù)采集使能單元26，這三個單元并行啟動及運行，分別控制磁性傳感器、厚度傳感器和圖像傳感器采集紙幣 的磁性信息、厚度信息和圖像信息；4)FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元30接收紙幣的磁性信息、厚度信息和圖像信息，然后將上述信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元進行處理；5)數(shù)據(jù)處理單元20解析出傳感器采集的數(shù)據(jù)與坐標(biāo)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)對各傳感器數(shù)據(jù)進行像素級融合，得出紙幣的綜合信息。如圖3所示，具體的所述步驟3)中紙幣磁性信息采集的具體過程如下：FPGA中的磁性數(shù)據(jù)采集使能單元24啟動后，從零開始計算編碼器脈沖信號的個數(shù)M，編碼脈沖信號的個數(shù)M反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對31的距離，隨著紙幣的前邊沿靠近磁性傳感器12，當(dāng)紙幣1與磁性傳感器12之間的距離小于等于L1-D1時，其中，L1為前紅外傳感器對31與磁性傳感器31之間的距離，當(dāng)紙幣還剩磁性提前采集距離D1就到達磁性傳感器位置時，便啟動磁性采集過程，磁性數(shù)據(jù)采集使能單元24置位磁性使能信號為高電平，并根據(jù)磁性傳感器12的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生磁性采集脈沖信號，發(fā)送給FPGA中的磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元27，此處磁性采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每10個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號(當(dāng)然還可以為其他比例如：每5個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號)，磁性采集脈沖的個數(shù)M1與紙幣前邊沿和磁性采集起始點L1-D1之間的距離S1有一一對應(yīng)關(guān)系S1＝10*N*M1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù)的磁性采集脈沖后，紙幣便越過了磁性傳感器，此時置位磁性數(shù)據(jù)采集使能單元24輸出為低電平，停止產(chǎn)生磁性采集脈沖控制信號并對磁性采集脈沖信號的數(shù)量CNT_M清零，為下一張紙幣的到來做好準(zhǔn)備，當(dāng)磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元27檢測到磁性使能信號被置位為高電平時，每來一個磁性采集脈沖信號，則控制磁性傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置磁性信息的采集，每個磁性脈沖信號觸發(fā)采集一行紙幣磁性信息，在磁性使能信號為高電平時，磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元27也同時對周期性的磁性采集脈沖信號進行計數(shù)，該計數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于磁性采集起始點的距離，磁性傳感器數(shù)據(jù)采集單元27最后將當(dāng)前位置磁性采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的紙幣磁 性信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元30。FPGA中的圖像數(shù)據(jù)采集使能單元26啟動后，實時計算編碼器脈沖信號的數(shù)量P，脈沖信號數(shù)量P實時反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對31的距離，隨著紙幣1的前邊沿靠近圖像傳感器，當(dāng)紙幣與圖像傳感器之間的距離小于等于L2-D2時，其中，L2為前紅外傳感器對31與圖像傳感器之間的距離，當(dāng)紙幣還剩圖像提前采集距離D2就到達圖像傳感器位置時，便啟動圖像采集過程，圖像數(shù)據(jù)采集使能單元26置位圖像使能信號為高電平，并根據(jù)圖像傳感器的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生圖像采集脈沖信號，傳送給圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元29，圖像采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每1個編碼器脈沖產(chǎn)生1個圖像采集脈沖(當(dāng)然還可以為其他比例如：每5個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號)，圖像采集脈沖的個數(shù)P1與紙幣和圖像采集起始點L2-D2的距離S2有一一對應(yīng)關(guān)系S2＝1*N*P1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù)的圖像采集脈沖后，紙幣已經(jīng)越過了圖像傳感器，此時置位圖像使能信號為低電平并停止產(chǎn)生圖像采集脈沖信號，當(dāng)圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元29檢測到圖像使能信號被置位為高電平時，每來一個圖像采集脈沖信號，則控制圖像傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置圖像信息的采集，每個圖像脈沖信號觸發(fā)采集上下各一行紙幣圖像信息，在圖像信息使能信號為高電平時，圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元29也同時對周期性的圖像采集脈沖信號進行計數(shù)，該計數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于圖像采集起始點L2-D2處的距離，圖像傳感器數(shù)據(jù)采集單元29最后將當(dāng)前位置圖像采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的紙幣圖像信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元30。厚度數(shù)據(jù)采集使能單元25啟動后，實時計算編碼器脈沖信號的數(shù)量T，脈沖信號數(shù)量T實時反映紙幣前邊沿與前紅外傳感器對31的距離，隨著紙幣1的前邊沿靠近厚度傳感器8，當(dāng)紙幣與厚度傳感器之間的距離小于等于L3-D3時，其中L3為前紅外傳感器對31與厚度傳感器之間的距離，當(dāng)紙幣還剩厚度提前采集距離D3就到達厚度傳感器位置時，便啟紙幣動厚度采集過程，厚度數(shù) 據(jù)采集使能單元25置位厚度使能信號為高電平，并根據(jù)厚度傳感器的數(shù)據(jù)采集密度需求，周期性地產(chǎn)生厚度采集脈沖信號，傳送給厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元28，此處厚度采集脈沖信號與編碼器脈沖信號同步，每5個編碼器脈沖產(chǎn)生一個厚度采集脈沖(當(dāng)然還可以為其他比例如：每10個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號)，厚度采集脈沖的個數(shù)T1與紙幣前邊沿和厚度采集起始點L3-D3的距離S3有一一對應(yīng)關(guān)系S3＝5*N*T1，其中N表示每產(chǎn)生1個編碼器脈沖紙幣移動的距離，根據(jù)紙幣的寬度信息，在產(chǎn)生了一定個數(shù)的厚度采集脈沖后，紙幣已經(jīng)越過了厚度傳感器，此時置位厚度使能信號為低電平并停止產(chǎn)生厚度采集脈沖信號，當(dāng)厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元28檢測到厚度使能信號被置位為高電平時，每來一個厚度采集脈沖信號，則控制厚度傳感器完成對紙幣當(dāng)前位置厚度信息的采集，每個厚度脈沖信號觸發(fā)采集一行紙幣厚度信息，在厚度使能信號為高電平時，厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元28也同時對周期性的厚度采集脈沖信號進行計數(shù)，該計數(shù)值反映紙幣的當(dāng)前位置相對于圖像采集起始點L3-D3處的距離，厚度傳感器數(shù)據(jù)采集單元最后將當(dāng)前位置厚度采集脈沖信號的計數(shù)信息以及采集到的厚度圖像信息一同發(fā)送給FPGA中的數(shù)據(jù)發(fā)送單元30。數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的磁性采集脈沖的計數(shù)信息M1(每行磁性數(shù)據(jù)都包含一個計數(shù)信息)根據(jù)磁性采集密度(假設(shè)每10個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個磁性采集脈沖信號)換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S1(S1＝10*N*M1)，然后將坐標(biāo)信息S1與該行采集到的磁性傳感器數(shù)據(jù)信息根據(jù)一定的協(xié)議發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的圖像采集脈沖的計數(shù)信息P1(每行圖像數(shù)據(jù)都包含一個計數(shù)信息)根據(jù)磁性采集密度(假設(shè)每1個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個圖像采集脈沖信號)換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S2(S2＝1*N*P1)，然后將坐標(biāo)信息與該行采集到的圖像傳感器數(shù)據(jù)信息根據(jù)一定的協(xié)議一同發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)發(fā)送單元將收到的厚度采集脈沖的計數(shù)信息T1(每行厚度數(shù)據(jù)都包含一個計數(shù)信息)根據(jù)厚度采集密度(假設(shè)每5個編碼器脈沖信號產(chǎn)生1個厚度采 集脈沖信號)換算為該行數(shù)據(jù)的位置坐標(biāo)信息S3(S3＝5*N*T1)，然后將坐標(biāo)信息與該行采集到的厚度傳感器數(shù)據(jù)信息根據(jù)一定的協(xié)議一同發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元。所述采集系統(tǒng)中可以使得D1＝D2＝D3，則磁性數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、厚度數(shù)據(jù)有相同的相對0點坐標(biāo)位置。數(shù)據(jù)處理單元解析出傳感器數(shù)據(jù)與坐標(biāo)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)對各傳感器數(shù)據(jù)進行像素級融合。因為坐標(biāo)信息與采集脈沖對應(yīng)，而一個傳感器點在一個采集脈沖到來時僅采集一個的像素信息，因此坐標(biāo)信息的精度達到了像素級。本發(fā)明中位置關(guān)系如圖4所示，所述系統(tǒng)和方法基于FPGA，實現(xiàn)了紙幣圖像特征、磁性特征、厚度特征的并行采集，并且所采集的多種特征數(shù)據(jù)均基于同一個相對位置坐標(biāo)系，特征數(shù)據(jù)中帶有的坐標(biāo)信息便于進行多傳感器像素級信息的配準(zhǔn)，配置精度達到了像素級；因為FPGA內(nèi)部包含可重構(gòu)的硬件邏輯資源，因此，可以通過采集模塊的邏輯資源重構(gòu)提高系統(tǒng)對于不同的數(shù)字傳感器的兼容性。