专利名称：基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真方法
技术领域：
本发明涉及太赫兹技术应用领域，尤其涉及一种基于太赫兹时域光谱技术的人 民币可选多特征点透射鉴真方法。
背景技术：
太赫兹(Terahertz，THz)辐射通常指介于微波与红外光之间，频率在0. ITHz到 IOTHz (ITHz=I(^Hz)的电磁波，此波段的电磁辐射具有很多独特的性质。太赫兹波技术主 要具有以下特点(1)太赫兹时域光谱技术采用相干测量技术，不仅能获得太赫兹波瞬时 电场的幅值信息，同时还能获得相位信息。( 太赫兹波段具有丰富的指纹特性，对应着大 多数分子的转动或振动能级，许多有机分子在太赫兹波段内具有指纹谱，可用于物质鉴定 或识别。( 太赫兹辐射能透过纸张、陶瓷、塑料、干木片等多种物质，可用于这些材料的质 量控制。(4)太赫兹辐射光子能量很小，频率为ITHz的电磁波的光子能量只有-ev，是X 射线的百万分之一，不会危害到辐射对象，可用于无损检测。(5)利用太赫兹时域光谱技术 可以获得亚皮秒、飞秒时间分辨率，而且通过取样测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪声 的干扰，信噪比可以达到io1Q。中国国民经济飞速发展引发人民币现金的广泛流通，纸质人民币因具有 重量轻，面值大，易携带等优点，长期以来一直被广泛使用和流通。但是，经常有不法分子 制造的大量假人民币出现在市面上，极大地干扰了正常的金融秩序，因此精确地鉴定人民 币的真伪对维护金融秩序、保持人民生活稳定有着重要的意义。现行的人民币鉴真技术主 要有磁性鉴别技术、光学鉴别技术等。磁性技术主要通过检测印制人民币号码时所用油墨 中氧化铁、钴等磁性物质以及人民币上磁性安全线的磁信号强度及磁信号分布来进行鉴 别。光学技术主要通过检测真假人民币在紫外光或红外光等光线下表现出的不同的透射或 反射光学特征信号来进行鉴别。现在不法分子制造假人民币的技术也日益提高，经常有假 币骗过使用上述技术的点钞机的报道，而太赫兹波具有的指纹性、纸张穿透性、高时间分辨 率、高信噪比等特点表明，太赫兹技术也可用于人民币鉴真领域。专利文献(公开号CN101231767A)中方法采用了连续太赫兹波成像技术，利用连 续太赫兹波上下、左右逐点扫描待鉴定疑似人民币上各点，经处理后得到待测币的太赫兹 图像，再与预存的标准人民币太赫兹图像对比进行鉴定。因该方法需逐点扫描待鉴定疑似 人民币上所有各点，所以影响鉴定速度。另外，该方法采用了连续太赫兹波，虽然其太赫兹 辐射波长在40m到300 m可 调，但检测时一般仅选用某单一特定波长的太赫兹波扫描各待测点，然后仅利用该波长太 赫兹波透过各待测点之后的光强信息进行太赫兹成像，因而无法同时获得待测点处物质在 宽太赫兹波段范围内的吸收系数、折射系数等太赫兹指纹光谱信息，所以太赫兹波的指纹 谱特性并未被得到充分应用。太赫兹波的指纹谱特性和纸张穿透性表明，利用离散太赫兹波透射穿过疑似人民 币的某待测点获得该待测点的吸收系数指纹波谱，并利用所获吸收系数指纹波谱与正版人民币上对应点的吸收系数指纹波谱比对，从而鉴定出该待测点是否伪造的方法是可行的。 利用离散太赫兹波透射穿过疑似人民币所有各点对整张疑似人民币进行鉴定在理论上也 是可行的，但是为获得疑似人民币上每一个透射点的吸收系数指纹波谱，透射时必须在每 个透射点停留一段时间记录整个太赫兹波段电子脉冲的时域波形，而疑似人民币上全部透 射点的数量巨大，导致透射穿过疑似人民币上所有各点时所花费的总时间成本过高，是鉴 定机构完全不能接受的。太赫兹波的指纹特性也同时表明，透射穿过疑似人民币上少数几个具有不同特征 的透射点就可以对疑似人民币进行鉴定，透射穿过所有各点是完全没有必要的。但是如果 少数几个特征透射点的方位固定，一旦被造假者利用，反而不利于疑似人民币的鉴定。因此 如果几个特征透射点方位的选取方式由固定选取改为随机选取，根据太赫兹波的指纹特性 以及特征点选取的随机性，假币要想顺利通过太赫兹波透射鉴定，造假者制造出的假币上 每一点的太赫兹吸收系数谱都必须与真币上相应各点的指纹谱完全一致，而造假者只有在 其制造假币的技术、流程、参数和设备必须与国家造币厂完全相同的条件下，才有可能制造 出来以假乱真的假币，而绝大部分情况下造假者都达不到这样的技术条件。即使造假者有 这样的技术条件制造出能通过太赫兹波透射鉴定的假币，他们制造假币的成本也远高于销 售假币的获得的利润，故制造假币得不偿失的。所以基于太赫兹时域光谱的人民币可选多 特征点透射鉴真方法是完全可行的。太赫兹波的指纹特性和纸张穿透性以及选定待测透射点的随机性，可保证本方法 鉴定结果的准确性。目前尚无利用离散脉冲太赫兹波且仅扫描待鉴定疑似人民币上随机选 取的少数几个具有不同指纹谱的特征点，并利用正版人民币各对应特征点的太赫兹透射吸 收系数指纹谱对疑似人民币的真假进行鉴定的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于太赫兹时域光谱技术的人民币可选多特征点透射鉴真 方法。基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真方法的步骤如下
1)选定正版百元人民币上全部或若干特征点，构建正版人民币太赫兹指纹谱数据库的 基本数据库和分类数据库；
2)按照正版人民币太赫兹指纹谱分类数据库中的分类数据，利用随机方法选定待鉴定 真伪的疑似人民币上3 - 5个待测透射特征点；
3)将待鉴定疑似人民币平铺在固定架上，并放入THz时域光谱检测系统的样品池中， 使得太赫兹光路焦点位于每个选定的特征点上，开启THz时域光谱检测系统使离散脉冲太 赫兹波分别透射穿过疑似人民币的每个选定的透射特征点，计算获得待鉴定疑似人民币各 选定透射点在0. 2-2. STHz波段范围内的太赫兹吸收系数光谱；
4)将疑似人民币上各选定透射特征点的太赫兹吸收系数光谱与已有的正版人民币太 赫兹指纹谱数据库的分类数据库中对应各特征点的类别数据，以及基本数据库中的对应各 特征点的指纹数据进行比对分析，判定疑似人民币上每个透射点的归属，是属于伪造点、疑 似伪造点还是非伪造点；
5)统计随机选定的3— 5个透射特征点中伪造点、疑似伪造点和非伪造点的个数，判断 出待鉴定疑似人民币的真伪。
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所述的正版人民币太赫兹指纹谱数据库的基本数据库构建方法为在THz时
域光谱检测系统中，测量没有放置样品时的THz脉冲时域电场波形作为参考信号Er(t) ；选
定正版百元人民币上全部或若干特征点；将正版人民币平铺在固定架上，并放入检测系统 的样品池中，按照特征点编号逐一调整特征点至太赫兹光路焦点位置，分别测量太赫兹波 垂直穿透正版人民币上每个选定特征点之后的一组THz脉冲时域电场波形作为样品信号
Es(t)；对时域参考信号Er(t)和每个不同特征点对应时域样品信号Es(t)分别进行傅立叶
变换可得到相应的频域谱Er(ω)和Es(ω)利用理论公式计算出正版人民币上各选定特征 点的折射率、吸收系数等光学参数
权利要求
1.一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真方法，其特征在于它的步 骤如下1)选定正版百元人民币上全部或若干特征点，构建正版人民币太赫兹指纹谱数据库的 基本数据库和分类数据库；2)按照正版人民币太赫兹指纹谱分类数据库中的分类数据，利用随机方法选定待鉴定 真伪的疑似人民币上3 - 5个待测透射特征点；3)将待鉴定疑似人民币平铺在固定架上，并放入THz时域光谱检测系统的样品池中， 使得太赫兹光路焦点位于每个选定的特征点上，开启THz时域光谱检测系统使离散脉冲太 赫兹波分别透射穿过疑似人民币的每个选定的透射特征点，计算获得待鉴定疑似人民币各 选定透射点在0. 2-2. STHz波段范围内的太赫兹吸收系数光谱；4)将疑似人民币上各选定透射特征点的太赫兹吸收系数光谱与已有的正版人民币太 赫兹指纹谱数据库的分类数据库中对应各特征点的类别数据，以及基本数据库中的对应各 特征点的指纹数据进行比对分析，判定疑似人民币上每个透射点的归属，是属于伪造点、疑 似伪造点还是非伪造点；5)统计随机选定的3— 5个透射特征点中伪造点、疑似伪造点和非伪造点的个数，判断 出待鉴定疑似人民币的真伪。
2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴 真方法，其特征在于所述的正版人民币太赫兹指纹谱数据库的基本数据库构建方法为在 THz时域光谱检测系统中，测量没有放置样品时的THz脉冲时域电场波形作为参考信号4· ；选定正版百元人民币上全部或若干特征点；将正版人民币平铺在固定架上，并放入检测系统的样品池中，按照特征点编号逐一调整特征点至太赫兹光路焦点位置，分别测量 太赫兹波垂直穿透正版人民币上每个选定特征点之后的一组THz脉冲时域电场波形作为样品信号马⑴；对时域参考信号艮 和每个不同特征点对应时域样品信号尾⑴分别进行傅立叶变换可得到相应的频域谱尽( )和荩(￠)；利用理论公式计算出正版人民币上各 选定特征点的折射率、吸收系数等光学参数
3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真 方法，其特征在于所述的正版人民币太赫兹指纹谱数据库的分类数据库构建方法为逐一分析正版人民币各特征点吸收系数指纹谱中吸收峰的位置及吸收峰强度特征，首先对所有 特征点做出基本分类，即将具有相同或相近吸收峰位的特征点归为同一个类别；然后在每 一个基本分类中，对其中的特征点继续分类，将其中具有相近峰位且强度大小相近的多个 特征点归为同一个子类别，特别要将其中具有相近峰位但强度明显超大或超小的特征点单 独归为一个子类别等；最终构建出正版人民币太赫兹指纹谱数据库的分类数据库。
4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真 方法，其特征在于所述的按照正版人民币太赫兹指纹谱分类数据库中的分类数据，利用随 机方法选定待鉴定真伪的疑似人民币上3 — 5个待测透射特征点步骤，包括两个随机性，一 为正版人民币特征点类别的随机选取，二为每个选定的正版人民币特征点类别中对应的待 鉴定疑似人民币上的待测透射特征点的随机选取，即仅需扫描随机选定的少数几个具有不 同指纹谱的特征点而无需逐点扫描所有各点，具体为如果正版人民币指纹数据库特征点 的基本类别的个数大，则利用随机数表或随机数生成软件直接从中随机选取3 - 5个基本 类别，然后再利用随机数表或随机数生成软件从每个选定的基本类别所含所有特征点中分 别随机选取1个特征点，总计选取3 - 5个特征点；如果正版人民币指纹数据库特征点的基 本类别的个数小，则首先利用随机数表或随机数生成软件从无子类别的基本类别中随机选 取1 一 2个基本类别，并且从有子类别的基本类别中随机选取1 一 2个基本类别，共计选取 2 - 3个基本类别，再利用随机数表或随机数生成软件直接从每个选定的无子类别的基本 类别所含所有特征点中分别随机选取1个特征点，而从每个选定的有子类别的基本类别中 随机选取1 一 3个子类别，共计选取1 一 3个子类别，再利用随机数表或随机数生成软件从 每个选定的子类别中所含所有特征点中分别随机选取1个特征点，总计随机选取3 — 5个 特征点。
5.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真 方法，其特征在于所述的将疑似人民币上各选定透射特征点的太赫兹吸收系数光谱与已有 的正版人民币太赫兹指纹谱数据库的分类数据库中对应各特征点的类别数据，以及基本数 据库中的对应各特征点的指纹数据进行比对分析，判定疑似人民币上每个透射点的归属， 是属于伪造点、疑似伪造点还是非伪造点步骤，包括对于疑似人民币上每个透射点，计算 出透射点吸收系数谱中在0. 2-2. STHz波段范围内出现吸收峰位的总数及各个吸收峰的峰 位，判断该透射点是否与正版人民币上对应特征点属于同一基本类别，如果不属同一基本 类别，判定此透射点为伪造点，如果同属一个基本类别，则需继续比照该透射点与正版人民 币上对应特征点的吸收峰位、峰强数据，两系列数据如果不一致，则判定此透射点为疑似伪 造点，如果两系列数据一致，则继续比照在0. 2-2. STHz波段范围内的全部吸收系数大小， 如果吸收系数差异大，则判定此透射点为疑似伪造点，如果吸收系数差异不大，则判定此透 射点为非伪造点。
6.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真 方法，其特征在于所述的统计随机选定的3 — 5个透射特征点中伪造点、疑似伪造点和非伪 造点的个数，判断出待鉴定疑似人民币的真伪步骤，包括首先统计随机选定的3 — 5个透 射特征点中伪造点、疑似伪造点和非伪造点的个数，如果3 — 5个透射特征点中伪造点的个 数在一个或一个以上，则判定待鉴定疑似人民币为假币，如果3 — 5个透射特征点中疑似伪 造点的个数在两个或两个以上，判定待鉴定疑似人民币为假币，其他情况均判定待鉴定疑似人民币为真币。
全文摘要
本发明公开了一种基于太赫兹时域光谱的人民币可选多特征点透射鉴真方法。该方法首先利用离散脉冲太赫兹波透射穿过百元正版人民币中全部或选定特征点，构建出正版人民币太赫兹吸收系数指纹谱数据库，然后根据其中的分类数据，利用随机方法选定待鉴定真伪的疑似人民币上仅3－5个待测透射点，使离散脉冲太赫兹波分别透射穿过每个选定透射点，获得各透射点的太赫兹吸收系数光谱，再将各光谱与指纹谱数据库进行比对分析，判定出每个透射点是否伪造的归属，进而判定待鉴定疑似人民币的真伪。太赫兹波的指纹特性和纸张穿透性以及选定待测透射点的随机性，保证了鉴定结果的准确性。本方法无需全局扫描，只需扫描少数几个特征点，极大地缩短了鉴定时间。
文档编号G07D7/12GK102147941SQ20111004770
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者侯迪波, 刘半藤, 周泽魁, 岳飞亨, 康旭升, 张光新, 陈锡爱, 黄平捷 申请人:浙江大学