专利名称：复合信号处理防伪标志检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及下述三个领域光学和电子学领域、电子学信息处理技术领域及模糊数学及电子学信息处理技术领域。
背景技术：
目前各国的防伪标志主要集中于变色油墨图像、全息图像、缩微印刷图像、隐形图像及荧光图像和红外图像等最新防伪技术。这是制伪者很不易仿制的特征，即使再下功夫，也会产生误差(如变色油墨的仿制是极为困难的，即使借助现代电子配色技术，也难以模仿所有不同角度的变色效果)。而目前全世界现存的防伪标志检测技术主要是利用人眼、或借助光学、化学辅助手段来识别光学图像(其本质是光学图像识别)，较现代数字图像处理技术(本质是计算机信号处理)的精度，在观测效果上有极大的差别，而且难于实现自动化连续操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用高科技技术与传统技术相结合，从而能够精确判断出防伪标志的真伪的复合信号处理防伪标志检测系统。
本发明的目的是这样实现的一种复合信号处理防伪标志检测系统，包括数字摄像机(A)，图像整形处理单元(B)、匹配处理算法器(C)及门限分析算法单元及结果显示(D)；其中数字摄像机(A)与图像整形处理单元(B)连接，图像整形处理单元(B)与匹配处理算法器(C)连接，匹配处理算法器(C)与门限分析算法单元及结果显示(D)连接。
——所述的摄像头(A)的数量为2-3个。
——所述的图像整形处理单元(B)是由采集图像缓存区和整形采样软件存储区(4MB RAM)、整形采样处理单元、I/O接口或RS232及总线构成。
——所述的匹配处理算法器(C)是由适时采集的图形矩阵缓存区和处理软件的存储区(4MB RAM)、预存的图形矩阵存储区(2MB ROM)、接受B模块数据的I/O或RS232、匹配处理单元、输出数据到D模块的I/O或RS232以及总线构成。
——所述的门限分析算法单元及结果显示(D)是由匹配处理后的图形矩阵缓存区和处理软件的存储区(4MB RAM)、预存的门限向量存储区(2MB ROM)、接受C模块数据的I/O或RS232、门限处理及结果显示单元、输出数据到计算机终端的I/O或RS232以及总线构成。
——所述的整机硬件结构是由平行光及特种光源、数字摄像机、专用嵌入式计算机或通用计算机、显示单元。
——所述的整机软件结构是由图像整形处理算法软件、适时操作系统RTOS或通用操作系统DOS、进程管理软件、中断及接口管理软件、匹配算法软件、误差分析及处理算法软件构成。
本发明利用多种高技术手段，去仿真人眼，或仿真人利用辅助手段对这些防伪标志的辨识(如变换角度辨识变色油墨、全息图像的特征，通过偏振光源检测全息图像，通过特种光源和摄像机检测隐形图像、红外图像、荧光图像等)，不仅大大提高了辨识效率，降低人工成本，而且辨识精度较人眼和现存的验钞设备高出几个数量级(如变色油墨和全息图像在不同固定角度的颜色特征，如果采用图像处理技术，其特征的数字化等级将高出人眼和偏振光检测设备近千倍)，人眼和现存设备难以观测的制伪效果，在复合信号处理防伪标志检测系统的检测手段下将很容易暴露。
本发明是首次在世界上采用数字信息处理方法来检验防伪标志，其设计思想来源于类似战略导弹或巡航导弹末端制导所采用的地形匹配技术，和类似战略预警雷达或机载攻击雷达为判定警戒目标和攻击目标所采用的动目标判定技术。该技术方案是将各种防伪标志，这些制伪者最不容易仿制的变色油墨图像、全息光学图像、缩微印刷图像、隐形图像及荧光图像和红外图像等从光学图像转换成可供计算机处理的数字图像，将待验防伪标志和标准防伪标志的特征图像作图像匹配处理，再应用模糊数学的方法设置分析判定规则(算法)，以排除系统误差、环境误差和人为误差的干扰，最终精确地判定钞票的真伪。
图1为本发明整体结构框图；图2为本发明通过摄像头采集待检验防伪标志信息的示意图；图3为本发明图像处理单元(B)的图形处理示意图；图4为本发明匹配处理算法器(C)的结构图；图5为本发明门限分析算法单元及结果显示(D)结构图；图6为本发明整机硬件结构；图7为本发明整机软件结构。
具体实施例方式
1.由A，通过低成本数字摄像机(美国市场上常用的30万像素摄像头，场频30Hz，每帧图像成像时间33ms)组合，针对不同的防伪标志的防伪特征，借助各种光源(平行光、红外线、莹光、紫外光、特种显影光等)照射成像，再摄入这些待识别处理的图像，这包括变色油墨图像、全息光学图像、缩微印刷图像、隐形图像及莹光图像和红外图像等，从而将这些待识别特征图像转化成可供计算机处理的基本数字信号(映射RGB数字矩阵或USB信号)集合。示意图见图2。
2.由B，通过整形和开窗技术的图形处理，形成既保留防伪标志的图像特征，又压缩数据量的向量信号或图形矩阵(其中根据不同图像特征定义向量信号或图形矩阵是本发明的关键点之一)，具体图形处理的示意图见图3。通过图形处理软件的整形处理，首先去除不需要的边缘，使待处理向量成为所要求(根据不同防伪标志)的标准矩阵。如信用卡上的全息图像的特征识别点，就是从30万像素点阵整形成381×181点阵。再通过开窗处理变成141×141点阵。
3.由C，设置一系列特定的算法，对适时采集的和预存的向量信号或图形矩阵(这里有一个对不同防伪标志，初始化预存储的处理过程)进行匹配处理。这一系列算法是本发明的另一个关键点，其本质是以高出人眼或现存识别设备分辨率数千万倍甚至上亿倍的数字识别能力来比较待验防伪标志和标准防伪标志RGB信号的差别，即红、绿、蓝的数字分色等级的差别。采用由特定匹配算法所编制的软件处理，将产生可供门限处理的误差信号。其示意图见图4。从图4可以看出，在每次处理过程中，图形矩阵缓存区首先存入B模块输出的RGB特征向量，将该向量和预存在图形矩阵存储区(ROM)的预存RBG特征向量作为匹配处理后，再刷新存入缓存区，并通过输出接口输入D模块。
4.由D，设置一个算法即门限判定规则，对匹配处理的结果进行门限分析(对结果矩阵元素的综合分析和判定)，然后显示判定结论。应着重说明的是，本系统面向实际应用环境，正是由于现实应用环境将面临防伪标志定位、新旧、平整、温差、潮湿度等环境误差，人为误差(这包括油污、破损、残缺等人为误差)，以及本系统的系统误差，将使匹配处理的结果有一个正常的误差范围，也就是说即使真防伪标志的匹配处理结果也是有误差的。如何用模糊数学的方法界定这个范围就是门限分析所要达到的目的。采用由特定门限分析算法所编出的软件处理误差信号，将产生对应的最终识别结果，并通过一个显示软件显示在终端屏幕上。其示意图见图5。从图5可以看出，在每次处理过程中，匹配处理后的图形矩阵缓存区首先存入C模块输出的误差(RGB)特征向量，将该向量和预存的门限向量对比，再经模糊数学方法的判别软件处理，就得到最终识别结果，并由显示软件驱动，输出至显示终端。
接通电源和计算机，复合信号处理防伪标志检测系统就可开始工作。首先对于不同的防伪标志，本系统有不同的数据录入机具。其目的是使数字摄像机能对防伪标志能精确定位，且使用户易于操作。通过一个对应开关，系统将开始工作，经过约1/3分钟的处理，计算机或显示屏上将显示对应的识别。
具体实施方式
的补充说明1.本发明着重突出新的思想方法、工作原理和处理模式，也有经济方面的考虑。故原理性样机是借助一台便携式(奔2)计算机实现的，其操作系统是Microsoft公司的Windows2000，并以此证明本发明的原理和结构是实用可行的。
2.本发明商用机的计算机是一台自主设计且具有自主知识产权的高档次嵌入式计算机，采用RISC结构的Arm-cpu。该部分是我和我在美国硅谷的一些老同学和老同事共同开发的，目前正在申请美国专利。正是由于我们对嵌入式计算机具有自主知识产权，并积累了很多经验，所以针对不同的防伪标志，我们可以大大简化嵌入式计算机的设计，从而大大降低成本。另外本发明的显示单元有多种选择，如LED。
3.本发明高档次嵌入式计算机所采用的适时操作系统RTOS，目前暂时采用VxWORKS。但我正在和美国StandFord大学的老朋友共同开发专用Linux内核，相应的大规模软件开发工具也由我在美国硅谷的老朋友们开发，目前全部工作已接近尾声，届时将首先申请美国专利。目前Linux的开发在全世界都是热门课题，我们之所以投入大量财力、人力开发，其目的就是为了降低我们产品的成本。
4.本发明还可以借助通用计算机实现，其一是软件模式的。鉴于将来计算机CPU速度越来越快(目前Intel Pentium-IV已超过3.0GHz)，存储量越来越大(与其相应PC机的内存大于256MB)等方面的考虑，对于已有PC机的客户，复合信号处理防伪标志检测系统没有必要设置硬件，借助于PC机的硬件，仅将所需功能的全套软件存入PC机即可以工作。
5.另一种是硬件模式的，作为信息处理单元的电路板，也可插在作为柜面终端的PC主板上。
6.本系统还具有英文字母和阿拉伯数字的读取能力。这种技术的本质是模式识别，虽不知国内详情，但在美国早已是成熟技术，故不再赘述。
权利要求
1.一种复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于包括摄像头(A)，图像处理单元(B)、匹配处理算法器(C)、门限分析算法单元及结果显示(D)；其中摄像头(A)与图像处理单元(B)连接，图像处理单元(B)与匹配处理算法器(C)连接，匹配处理算法器(C)与门限分析算法单元及结果显示(D)连接。
2.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的摄像头(A)的数量为2-3个。
3.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的图像整形处理算法单元(B)是由采集图像缓存区和整形采样软件存储区(4MB RAM)、整形采样处理单元、映射I/O接口或RS232及总线构成。
4.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的匹配处理算法器(C)是由适时采集的图形矩阵缓存区和处理软件的存储区(4MB RAM)、预存的图形矩阵存储区(2MB ROM)、接受B模块数据的I/O或RS232、匹配处理单元、输出数据到D模块的I/O或RS232以及总线构成。
5.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的门限分析算法单元及结果显示(D)是由匹配处理后的图形矩阵缓存区和处理软件的存储区(4MB RAM)、预存的门限向量存储区(2MB ROM)、接受C模块数据的I/O或RS232、门限处理及结果显示单元、输出数据到计算机终端的I/O或RS232以及总线构成。
6.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的整机硬件结构是由平行光及特种光源、数字摄像机、专用嵌入式计算机或通用计算机、显示单元。
7.根据权利要求1所述的复合信号处理防伪标志检测系统，其特征在于所述的整机软件结构是由图像整形处理算法软件、适时操作系统RTOS或通用操作系统DOS、进程管理软件、中断及接口管理软件、匹配算法软件、误差分析及处理算法软件构成。
全文摘要
一种复合信号处理防伪标志检测系统，包括小型数字摄像机(A)，图像处理单元(B)、匹配处理算法器(C)、门限分析算法单元及结果显示(D)；本发明是首次在世界上采用数字信息处理方法来检验防伪标志，其设计思想来源于类似战略导弹或巡航导弹末端制导所采用的地形匹配技术，和类似战略预警雷达或机载攻击雷达为判定警戒目标和攻击目标所采用的动目标判定技术。该技术方案是将各种信用卡、身份证件(含护照)、商标(烟、酒、书、光碟、高档消费品)、支票、证券等物品上的制伪者很不容易仿制的防伪标志如变色油墨图像、全息光学图像、缩微印刷图像、隐形图像及荧光图像和红外图像等从光学图像转换成可供计算机处理的数字图像，将待验防伪标志和标准防伪标志的特征图像作图像匹配处理或精确图像处理，再应用模糊数学的方法设置分析判定规则(算法)，以排除系统误差、环境误差和人为误差的干扰，最终精确地判定防伪标志的真伪。
文档编号G06K5/00GK1510630SQ0215862
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者鲍东山 申请人:鲍东山