专利名称：一种用于有效票证的水印条码的快速机读检测与识别方法
技术领域：
本发明涉及嵌入水印条码的各种有效票证，尤其是检测与识别纸币和金融票证中的水印条码的检测与识别领域。
背景技术：
一般在清点金融票证的过程中对其真伪识别是通过使用磁性传感器或光传感器对使用者投入的金融票证的特征进行磁性的或光学的提取来进行的。而对金融票证的面值的机器判别还没有很有效的方法，一般是利用面值不同的票证的尺寸不同来进行机器判别。
用光传感器对金融票证的光学特征进行提取，是用透射型光传感器或反射型光传感器来提取金融票证的图案、尺寸、方向等并取得其图像图形，与各种有价票证的标准图形对照，以判断插入有价票证的真伪及面值。其中，应用透射型光传感器对票证真伪的识别，是将发光元件和受光元件以固定的距离配置，在其间输送票证并检测出透射光的明暗图形，且与被记忆保持的不同面值的真票证的标准明暗图形进行比较。如国家知识产权局于2004年4月21日公开的02804841.5号《纸币识别装置和纸币识别方法》的实用新型专利。
鉴于金融票证容易在流通过程中因使用而被弄脏弄旧，即使是同样的金融票证，在作为纸币的识别因素的光学的特征、磁性的特征上会有很大的偏差，所以通过金融票证的水印图案，票面花纹或是尺寸等特征难于判断真伪和其面值。而且，以往的方法都存在检测识别速度慢的缺点，不能应用到点钞机等纸币高速运动的设备中。
发明内容本发明的目的是解决上述技术中存在的不足，提供一种不受传感器或票证污染影响，能稳定地进行纸币等金融票证真伪以及面值判断的水印条码的快速检测与识别方法。
本发明是针对票证的不同运动方向分别采用线光源照射，线阵光电探测器接收或点光源照射，点光电探测器接收来实现数据采集。
1、当票证沿其宽度方向运动时(对应于高速水印条码检测装置上票证进纸方向，见图1)，对票证水印条码区进行垂直于水印条码的线光源照射，用线阵光电接收器件接收透射光光强曲线，然后与预先储存在存储机构中的标准曲线进行数据的比较。当以某种票证的水印条码区的透光曲线作为参照时，将待测票证相应区域透光曲线与其用特定算法做比较。根据两曲线比较后所得的结果和设定的域值进行比较可以判断票证的真伪。而且，还可以根据不同的水印制作，得到不同形状的透射光变化曲线，例如图3所示，正弦曲线(图3a)，方波曲线(图3b)和锯齿形曲线(图3c)等等，另外这些曲线的周期也可以随水印条码的间距变化而实现周期变化，即在同一条曲线中曲线周期不等。进一步地，可以通过应用不同波长的单色光源结合对相应波长敏感的接收元件探测同一个水印条码，得到不用的透射光变化曲线，从而提高了防伪鉴别能力。
具体步骤如下——线光源产生首先从光源发出的光经扩束镜扩束后，经柱面镜聚集成为线光源，或直接应用线状光源；——照射将上步线光源沿垂直于水印条码的方向照射到票证的水印条码区域；——接收上步透射光经滤光片滤掉外界杂散光后，由线阵光电接收器件，如线阵CCD或光电二极管阵列接收，将光信号转换成电信号；——处理上步电信号经信号处理电路后，送入单片机或计算机进行数据处理，或在模拟或数字电路中进行数据处理；——运算上步送入单片机的信号经与预先存储的数据进行比较运算，将最终得到的运算结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值信息，或者通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息。
光发射部分光源种类是LD或LED，波长范围从可见光到红外光范围，即370nm-3000nm。
2、当票证沿其长度方向运动时(对应与准动态水印条码检测装置上票证进纸方向，见图2)，点光源通过与票证的相对运动对票证水印条码区进行垂直于水印条码的扫描，用点光电探测器件接收透射光光强曲线，然后与预先储存在存储机构中的标准曲线进行数据的比较。当以某种票证的水印条码区的透光曲线作为参照时，将待测票证相应区域透光曲线与其用特定算法做比较。根据两曲线比较后所得的结果和设定的域值进行比较可以判断票证的真伪。而且，如1所述，也可以根据不同的水印制作，得到不同形状的透射光变化曲线，提高了防伪鉴别能力。
具体步骤如下——点光源产生首先从光源发出的光经准直透镜准直；——照射将上步点光源照射到票证的水印条码区域，通过点光源与票证的相对运动达到沿垂直于水印条码方向进行扫描；——接收上步透射光分别经过经滤光片和光阑滤掉外界杂散光后，由点光电探测器件，如CCD或光电二极管接收，将光信号转换成电信号；——处理上步电信号经信号处理电路后，送入单片机或计算机进行数据处理，或在模拟或数字电路中进行数据处理；——运算上步送入单片机的信号经与预先存储的数据进行比较运算，将最终得到的运算结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值信息，或者通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息。
光发射部分光源种类是LD或LED，波长范围从可见光到红外光范围，即370nm-3000nm。
本实发明的优点和积极效果1、通过检测和识别票证中的水印条码，不仅可以辨别真伪，还可以获得票证面值和版本等信息。票证上的水印条码携带了票证的面值信息，通过对透射光曲线的分析，可以区分不同面值的票证，从而实现各个面值票证的混点；进一步地，还可以在水印条码上加载除面值外的其他信息，比如版本号和印制时间等。
2、本方法针对票证不同运动方向，分别提出两种方法实现透射光曲线采集当票证沿其宽度方向运动时，通过柱面透镜将LD或LED形成的点光源扩展为线光源，可以对水印条码实现线光源照射，再通过线阵光电接收器件，如线阵CCD或者光电二极管阵列，进行接收，可以大幅提高信息读取识别速度，从而能够满足在高速水印条码检测装置中的应用；当票证沿其长度方向运动时，点光源照射水印条码区，通过点光源与票证的相对运动达到沿垂直于水印条码方向进行扫描，通过点光电探测器进行接收，适用于票证沿其长度方向进纸的准动态水印条码检测装置。
3、由于水印条码本身具有透射光强变化大，易于检测和识别；特征面积大，可探测识别动态范围大等特点，对水印条码进行探测和识别，能够快速有效地提取相应信息，从而能够稳定地判别票证真伪，准确提取票证面值及其他一些相关信息。
4、通过采用不同单色光源(波长变化范围370nm-3000nm)和对相应波长光敏感的光电接收器件可以得到特定光源对应的特定透射光变化曲线，从而大大提高防伪效能。
图1是本发明对于票证沿其宽度方向运动的检测实验装置示意简图；图2是本发明对于票证沿其长度方向运动的检测实验装置示意简图；图3是典型透光曲线示意图；图4是本方法应用于水印条码检测装置的相应单片机控制的电路部分方框简图。
具体实施方式实施例1本发明对有效票证识别方法其基本原理采用的是光电透射测量法，利用一定强度的激光(功率范围10-100mW)沿垂直于水印条码方向照射票证(见图1)或照射水印条码区，通过光源与票证的相对运动达到沿垂直于水印条码方向扫描，并用线阵光电探测器或点光电探测器接收透射光，通过测量透过光线的强度变化来提取票样上水印条码区域的相应信息，再进行进一步分析。光线透过票证时一部分会因为漫反射，散射和被吸收而使出射光强度减弱，减弱的强度主要取决于票证相应位置的厚度变化。因此在激光光源上选择了可见光到红外波长的激光单色光源(波长变化范围370nm-3000nm)。近红外波长的激光器发出的光比短波长光被物质吸收要少，这就减少了票样表面图案颜色变化对透光率的影响。同时配合对相应波长敏感的探测器能够最大限度的降低外界光线对接收信号的影响。
如图1是本方法中纸币沿其宽度方向运动的检测实验装置简图，图中箭头方向标明票证运动方向，图中1-单色光激光器，2-扩束镜，3-柱面镜，4-带有水印条码的票证，5-滤光片，6-线阵光电接收器，如线阵CCD或光电二极管阵列，7-数据采集及处理电路。实验方法是从光源发出的激光经扩束镜扩束后，经柱面镜聚集成为线光源，沿垂直于水印条码的方向照射到票证的水印条码区域，透射光经滤光片滤掉外界杂散光被线阵光电接收器，如线阵CCD或光电二极管阵列接收，将光信号转换成电信号经相关电路处理再由单片机或计算机进行数据处理，或者直接由模拟电路或数字电路处理，和预先存储的数据应用特定算法进行比较，最终将得到的数据结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值等信息，或者直接通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息。
如图2是本方法中纸币沿其长度方向运动的检测实验装置简图，图中箭头方向标明票证运动方向，图中1-单色光激光器，8-准直透镜，4-带有水印条码的票证，5-滤光片，9-光阑，10-点光电探测器，如CCD或光电二极管，7-数据采集及处理电路。实验方法是从光源发出的激光经准直透镜准直，照射到水印条码区，通过光源与票证的相对运动达到沿垂直于水印条码的方向扫描水印条码区域，透射光分别经滤光片和光阑滤掉外界杂散光被点光电探测器，如CCD或光电二极管接收，将光信号转换成电信号经相关电路处理再由单片机或计算机进行数据处理，或者直接由模拟电路或数字电路处理，和预先存储的数据应用特定算法进行比较，最终将得到的数据结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值等信息，或者直接通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息。
另外，如果在票证宽度方向与水印条码对称的部位也按照上述方法进行单色线光源照射和接收(两路)，就能解决票样放置问题，即不受票样反正面放置位置变化影响，从而提高操作效率。
图4是本方法应用于水印条码检测装置的相应单片机控制的电路部分方框简图，透射光信号经信号处理电路后送单片机进行真伪鉴别，由单片机对信号进行逻辑处理和有效的识别；同时驱动和控制电机、显示装置、报警装置等执行器件，完成自动启停、条件启停、故障处理、显示、报警等多种动作。
权利要求
1.一种用于有效票证的水印条码的快速机读检测与识别方法，包括光发射和光接收两部分，其特征是该方法是按以下步骤完成的a.当票证沿其宽度方向运动时——线光源产生首先从光源发出的光经扩束镜扩束后，经柱面镜聚集成为线光源，或直接形成线状光源；——照射将上步线光源沿垂直于水印条码的方向照射到票证的水印条码区域；——接收上步透射光经滤光片滤掉外界杂散光后，由线阵光电接收器件接收，将光信号转换成电信号；——处理上步电信号经信号处理电路后，送入单片机或计算机进行数据处理，或在模拟或数字电路中进行数据处理；——运算上步送入单片机的信号经与预先存储的数据进行比较运算，将最终得到的两者的比较结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值信息，或者通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息；b.当票证沿其长度方向运动时——点光源产生首先从光源发出的光经准直透镜准直；——照射将上步点光源照射到票证的水印条码区域，通过点光源与票证的相对运动达到沿垂直于水印条码方向进行扫描；——接收上步透射光分别经过经滤光片和光阑滤掉外界杂散光后，由点光电探测器件，将光信号转换成电信号；——处理上步电信号经信号处理电路后，送入单片机或计算机进行数据处理，或在模拟或数字电路中进行数据处理；——运算上步送入单片机的信号经与预先存储的数据进行比较运算，将最终得到的运算结果和预先设定的域值进行比较，得出票证真伪或面值信息，或者通过模拟或数字电路直接与标准波形比较得到相关信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于有效票证的水印条码的快速机读检测与识别方法，其特征是光发射部分光源种类是LD、LED或其它线光源，波长范围是从370nm-3000nm的可见光到红外光范围。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于有效票证的水印条码的快速机读检测与识别方法，其特征是当票证沿其宽度方向运动时，光电接收器件可以是线阵CCD或光电二极管阵列类线阵光电探测器件；当票证沿其长度方向运动时，光电接收器件可以是CCD或光电二极管类点光电探测器件。
全文摘要
一种用于有效票证的水印条码的快速机读检测与识别方法。本发明是针对票证的不同运动方向，分别采用线光源或点光源对水印条码区进行垂直于水印条码的照射，用线阵或点光电接收器件接收透射光光强曲线。然后用特定算法进行数据的比较，不仅可以判断票证的真伪，还可获得纸币面值和版本等信息，从而实现各个面值票证的混点。由于水印条码本身具有透射光强变化大，易于检测和识别；特征面积大，可探测识别动态范围大等特点，对水印条码进行探测和识别，能够快速有效地提取相应信息，从而能够快速地判别票证真伪，准确提取票证面值及其他一些相关信息，可大幅提高信息读取识别速度，能满足在动态和准动态水印条码检测中的应用。
文档编号G06K9/00GK1584914SQ20041001948
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月9日 优先权日2004年6月9日
发明者刘铁根, 张凡, 江俊峰, 张孝俊, 查英 申请人:天津大学