专利名称：识别文件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于识别文件的方法和设备，该文件通常是纸币，旅行支票，汇票等面值文件。
多年来人们已开发了各种安全文件处理设备。典型的例子是分类器，计数器，确认器，自动售货机，接受器和再循环器。这种设备往往需要识别文件(例如，货币面额)，往往是通过检测货币的尺寸(不同的货币面额有不同的尺寸)和通过检测文件上的可见光图形与预定参照图形的比较而实现的，如US-A-4542829中所描述的。
此外，还需要检查文件的真伪，一般是通过监测文件的UV和IR特征实现的，典型的是监测它们对对辐射的反射和/或透射响应。在US-A-4127328，EP-A-0083062，EP-A-0679279，US-A-4296326和EP-A-0807904中描述一些例子。
在大型文件处理设备中，可以包含精密的检测器以确定标识和真实性及其他的性质，例如，玷污程度等。最近以来，人们已开发了若干种较小型的纸币计数器，这种计数器能够确定货币面额和真实性，并把纸币传输到单个输出储币斗或几个输出储币斗，例如，两个或三个储币斗。这些例子包括De La Rue 2700和2800机器。
需要减小这种设备的尺寸和复杂性。
按照本发明的第一方面，一种识别文件的方法，包括使文件暴露于红外辐射下；检测从该文件多个区域反射或透射通过的红外辐射，以便至少产生一个测试图形；确定每个测试图形是否满足与已知文件对应的一个或多个预定图形的预定关系；以及若满足预定关系，则识别该文件为与已知文件相同的文件。
按照本发明的第二方面，一种文件处理设备，包括红外检查站；传输系统，用于传输文件通过检查站，该检查站包括红外辐射发射器和红外辐射接收器，用于检测从文件反射或透射通过的红外辐射；和耦合到传输系统和红外检查站的控制系统，用于从该文件多个区域反射或透射通过的红外辐射中至少产生一个测试图形，确定每个测试图形是否满足与已知文件对应的一个或多个预定图形的预定关系；若满足预定关系，则识别该文件为与已知文件相同的文件，此后相应地控制传输系统。
在这个新的方案中，我们认识到，通过参照文件的反射或透射红外辐射性质，可以确定诸如纸币的某些文件标识，例如，美国和西班牙货币。按照这种方法，利用相同的红外响应或至少相同的红外检查站，不但可以确定标识，而且还可以确定真实性，因此减小了设备的尺寸和复杂性。通常，相同的信息可用于标识和真实性，但在一些情况下，红外反射可用于标识，而红外透射可用于真实性，反之亦然，或者，来自文件不同部分的红外信息可分别用于标识和真实性。
虽然，在大多数情况下，文件的“标识”是指纸币中的面额或数值，但是也可以包括或代替取向或版本(orientation or issue)。
此外，本发明能使一种新形式非接触式检测引入到文件计数产品环境中，它提供增强的鉴别，这仅在以前高成本的文件分类场合中才可以找到。检测器的非接触性质具有这样的优点，使文件导向约束减至最小，而使可以处理的文件范围增至最大。
虽然本发明的主要优点是文件的红外响应可用于确定标识，但该方法可以与常规的标识检测系统相结合，例如，可见光图形识别系统，用于产生标识的附加确认。
被检查的区域可以安排成不规则或规则的阵列，且可以是文件的一面或两面。在这个优选方法中，检查文件中至少一面的整个面。
按照任何常规的方法，可以处理得到的强度信息。例如，利用常规的比较算法，可以把该图形与文件中不同标识，版本和/或取向对应的一个或多个预定图形进行比较。或者，测试图形可加到以前产生的神经网络上，该网络已训练成具有被识别的真实文件范围。
该方法可以在各种文件处理设备中实施，但特别适合于有一个或几个输出位置的简单文件计数器。
在一个例子中，红外检查站包括安排在传输路径相对侧的两组红外发射器和检测器，为的是观察文件的相对面。由于两个图形是从一个文件中产生的，这可以更准确地确定待确定的标识。方便的是，两个阵列在传输的方向上互相偏离，为的是减小二者之间的干扰。还可以使每个阵列安排成相对于黑色基准面。
现在，参照附图描述一些按照本发明方法和设备的例子，其中
图1表示第一个例子纸币计数器中主要传输部件的示意图；图2是红外头的示意方框图；图3说明红外头与纸币之间关系的外观示意图；图4是控制系统的方框图；图5是系统的运行流程图；图6是第二个例子纸币计数器中部件的侧视图；和图7是类似于图1的另一个例子纸币计数器视图。
图1表示有输入储币斗2的纸币计数器100，储币斗2安装在机壳1中输入口3的下方，机壳1包括通常用螺钉固定在一起的上部件1a和下部件1b。机壳1中有内底盘(为了清楚起见未画出)，它自身有两个侧梁，在两个侧梁之间安装此处描述的纸片馈送和传输件。两个普通的馈送轮5非旋转地安装到转轴7上，转轴7可旋转地安装到底盘上，馈送轮5有沿径向凸出的凸台6，当馈送轮旋转时，凸台6周期性地伸出到储币斗(hopper)2底座中的通孔。
一对喂送轮15非旋转地安装到驱动轴16上，驱动轴16可旋转地安装在底盘中。每个喂送轮15在它的外表面上有橡胶衬垫17。驱动轴16是由电机200(图4)按照顺时针方向驱动，从放置在储币斗2上一叠纸币的底部逐张地馈送纸币。
与喂送轮15横向对准并被其外围表面驱动的是压紧辊30，压紧辊30可旋转地安装到弹簧加载在喂送轮15的轴31上。喂送轮15的下方是一对非旋转地安装到轴20上的传输辊19，而轴20可旋转地安装到底盘上。每个传输辊19沿着它的轴方向有一个恒定半径的圆柱形。轴20是由第二电机(未画出)按照顺时针方向驱动，它与一对夹送辊21和23相结合，用于在传输设备中传输纸币到堆垛轮27，从而传输到输出储币斗105。夹送辊21可旋转地安装到弹簧加载在传输辊19的轴22上，夹送辊21与传输辊19横向对准并被传输辊19的外围表面驱动。可旋转地安装到轴24上的夹送辊23是与传输辊19对准，它的转动基本上是由传输辊19和夹送辊23的相邻外围表面之间纸币传输造成的。
位于压紧辊30与夹送辊21之间的是一对分离辊25，非旋转地安装到轴26上，轴26是可调整地固定在顶部铸模组件32上，铸模组件32有外围表面，它与喂送轮15的外围表面互相对准，但它与喂送轮15之间沿横向分开。
作为顶部铸模组件32的构成部分是弯曲的导轨面8，导轨面8部分地围绕喂送轮15和传输辊19的外围延伸，当提升顶部铸模组件时，允许操作员接近纸币馈送和传输路径，以便清除被阻塞的纸币。表面37提供从弯曲导轨面8的末端到普通堆垛轮27的纸币导轨。
借助于从轴16到皮带滑轮装置，驱动轴16被连续地驱动，从而使转动馈送轮5的辅助驱动轴7也被驱动。转动传输辊19的驱动轴20是由另一个驱动电机驱动。在轴28上非旋转地安装堆垛轮27，轴20与轴28之间另一个皮带滑轮装置(未画出)驱动堆垛轮27。
导轨板8作为储币斗2底座的连续部分，它延伸到传输辊19和夹送辊23之间形成的间隙。
红外头50安装到夹送辊21的下方，它包括红外发光二极管51(图2)直线阵列和光电二极管52直线阵列，典型的有144个二极管。具体地说，直线阵列51通常包括延伸长度约为9″(23cm)的92个LED，而光电二极管52直线阵列有大致相当的长度(图3)。LED最好是Forge Europa FT-N102W型，而光电二极管最好是光电二极管阵列#180381-8型(可以从UDT购得)。红外头50的位置是相对于纸币导轨部分的黑色基准面，如附图标记53所示。应当知道，红外头50和表面53沿横向偏离传输辊19。当纸币55被传输系统传输时，它传输通过红外头50的下方，并被有红外辐射的发光二极管51照射。这个辐射被纸币反射，它与纸币上或纸币中的材料有关，反射的辐射被光电二极管52检测。光电二极管52的输出信号被有规则地抽样，为的是产生纸币55上每个区域或像素的一组强度值，这个信息存储到存储器60(图4)。
红外头50连接到微处理器65，而微处理器65还与存储器60连接。这在WO-A-00/26861中有更详细的描述，把它合并在此供参考，因此不再详细描述。对微处理器65进行编程，使它识别纸币的面额和它的真实性。在一个例子中，面额和真实性是分别确定的。例如，纸币的某些区域用于面额的确定，而纸币的其他区域用于真实性的确定。然而，在其他的应用中，特别是，若考察整张纸币，则可以利用单个过程确定面额和真实性。
就票面金额而言，处理器65把存储器60中存储的全部或部分测试图形与存储器70中的多个参照或预存储图形进行比较。这些预存储图形是根据一组真实纸币按照任何常规的方法产生的。
因此，如图5所示，一旦得到和存储了红外测试图形(步骤80)，处理器65把它与每个预存储图形进行比较(步骤85)。这些预存储图形可以确定一个或多个可能取向上的单张纸币或一个或多个可能取向上的多张纸币。然后，处理器65选取最相似的预存储图形(步骤90)，并确定相似度是否超过第一阈值(步骤95)。若不超过第一阈值，则系统确定该纸币是不可识别的(步骤110)。否则，处理器65确定测试图形与两个最相似预存储图形的相似度之差是否超过第二阈值(步骤120)，以便确定是否有明显的匹配。若有明显的匹配，则该纸币识别为与最相似的预存储图形相同(步骤125)，否则认为该纸币是不可识别的。
步骤85中所用的图形匹配技术可以是任何普通类型的技术，在WO-A-00/26861中描述一种优选的方法。在US-A-4179685和EP-A-0883094中描述其他的一些例子。
如上所述，通过查看纸币的特定区域以确定红外反射比是否满足预定的条件，处理器65可以实施单独的真实性确定，或者，这种确定可以是确定面额的图形识别过程中固有的。在任何一种情况下，若处理器65确信纸币是真实的且它的面额被识别，则处理器65控制该纸币的随后处理和操作。在这个例子中，允许纸币继续前进到输出储币斗105，以及可以从输入储币斗2馈送其他的纸币。
若处理器65确定该纸币是不真实的或不能被识别，则电机200停止工作以阻止其他纸币馈送到输出储币斗，并显示合适的差错消息，从而使操作员去掉可疑的纸币。
在以上描述的例子中配备单个红外头50。图6表示第二个例子传输设备中的部件，其中纸币馈送到一对夹送辊204与205之间的间隙，并被各自的导轨板210和215引导通过检查站220，检查站220包括一对红外头50和225，每个红外头位于导轨板210和215分别确定的黑色基准面230和235的相对面。红外头225的结构与红外头50的结构类似，纸币传输通过夹送辊240与245之间的间隙并传输通过光头250。图4表示这些部件与处理器65的连接，图1例子中没有而在图6中使用的部件是用虚线画出。
在图6的例子中，得到纸币两面的红外图像，并把它们分别与存储器70中的预存储图形进行比较。每次比较得出该纸币与特定预存储图形相同的可能性。此外，光头250能够得到该纸币的可视图像，并把这个图像再与预存参照储图像进行比较，从而产生该纸币有特定面额的可能性。处理器65把这两种可能性进行组合以产生终究的可能性，从而对纸币标识作出最终决定，它取决于终究的可能性。
图6中所示的设备可以合并到图1的机器中。
或者，参照图1和图6描述的检测系统可用在其他的纸币处理机中，具体地说，有两个输出端的钱袋机，耦合到转向器255的处理器65，转向器255的工作是根据处理器作出的决定，引导纸币到达一个输出钱袋或另一个输出钱袋。
在透射系统的情况下，按照WO-A-00/26861所示装置的类似方法，检测器可以位于与对应发射器传输的相对侧。
图1所示的计数器100有单个输出储币斗105。然而，本发明也可应用于有多个输出储币斗的计数器/分类器，图7表示有两个输出储币斗的这种例子。图7的计数器300有输入储币斗401，输入储币斗401有带开孔403的底座402，轻推轮405的高摩擦部分404可以凸出到开孔403中。任选地，底座402有与条形码阅读器407对准的第二开孔406，用于读出纸币分离器上的数据。底座402上支承的重叠纸币紧靠前壁426，通过轻推辊405的转动，使纸币间断地馈送到高摩擦馈送辊409与分开的计数器旋转辊410之间的间隙408。轻推轮405和馈送辊409是由电机200(未画出)驱动。文件传输通过夹送辊411，412进入图形检测区413，其中透射图形识别系统414A，414B(414B表示类似于阵列51的红外辐射源，而414A表示类似于阵列52的光电二极管阵列)的传感器扫描被馈送的纸币，并把信息传输返回到系统414A的微处理器(未画出)。然后，每张纸币被馈送通过夹送辊416和417进入到传动皮带418，传动皮带418传送围绕各个辊419的纸币到转向器420。至少一个辊是由电机(未画出)驱动。转向器420的位置是受系统414A的微处理器控制，因此，纸币被引导到输出钱袋421，其中利用旋转堆垛轮422按照常规的方法使纸币重叠堆垛，或被引导到摒弃盒423。
可以看出，纸币被堆垛到底座402上，并被推向前壁426。在前壁的底座上有小的间隙427，通过该间隙可以轻推各张纸币和分离器。
按照与以上例子中图形识别系统完全相同的方式，例如，WO-A-00/26861中所描述的，图形识别系统414A，414B处理被检测的图像数据。然而，在此情况下，若存在不合适的状态，例如，馈送两张重叠的纸币，则转向器2的工作是使不可接受的纸币馈送到摒弃盒43，而不是停止传送。
在另一个方案中(未画出)，在以上的任何例子中，可以利用双色LED或交替激活的红光和红外LED组，在扫描纸币时适当交换LED的激活，得到用于随后处理的可见光和红外图形数据。
在以上所有的例子中，处理纸币的传输速度通常为每分钟超过800张，但往往每分钟可以超过1200张。
权利要求
1.一种识别文件(55)的方法，该方法包括使文件暴露在红外辐射下；检测从文件(55)的多个区域反射或透射通过的红外辐射，以便至少产生一个测试图形；确定每个测试图形是否满足与已知文件对应的一个或多个预定图形的预定关系；以及若满足预定关系，则识别文件(55)为与已知文件相同的文件。
2.按照权利要求1的方法，其中多个区域安排成规则的阵列。
3.按照权利要求1或2的方法，其中多个区域位于文件(55)的两面。
4.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中多个区域安排成一个或多个二维阵列。
5.按照权利要求4的方法，其中多个区域基本上沿文件(55)中至少一面的整个面延伸。
6.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中确定每个测试图形是否满足预定关系的步骤包括确定测试图形与对应不同文件和/或文件取向的多个预定图形的预定关系，并按照确定的关系识别测试中的文件(55)。
7.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中确定预定关系的步骤包括确定测试图形与已知文件对应的每个预定图形之间相似度是否超过第一阈值。
8.按照与权利要求6有关的权利要求7的方法，其中确定预定关系还包括确定与测试图形最相似的两个预定图形，以及仅仅识别该文件与两个最相似图形相似度之差超过第二阈值的文件。
9.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中文件(55)包括纸币。
10.按照权利要求9的方法，其中纸币是美国货币。
11.一种处理文件的方法，该方法包括传输文件通过红外检查站(220)；在检查站(220)实施按照以上权利要求中任何一个的识别方法；和根据识别方法的结果，控制该文件的下一步传输。
12.按照权利要求11的方法，还包括传输每个文件到多个输出位置中一个合适位置，该位置取决于检查方法的结果。
13.按照权利要求11的方法，还包括若文件未被识别，则停止该文件的传输。
14.文件处理设备，包括红外检查站(220)；传输系统，用于传输文件通过检查站(220)，检查站(220)有红外辐射发射器和红外辐射接收器，用于检测从文件反射或透射通过的红外辐射；和耦合到传输系统和红外检查站(220)的控制系统，根据该文件多个区域反射或透射通过的红外辐射至少产生一个测试图形，用于确定每个测试图形是否满足与已知文件对应的一个或多个预定图形的预定关系，若满足预定关系，则识别该文件为与已知文件相同的文件，此后相应地控制传输系统。
15.按照权利要求14的设备，其中红外检查站(220)包括安排在传输路径相对侧的两组红外发射器和检测器，为的是观察该文件的相对面。
16.按照权利要求15的设备，其中两组红外发射器和检测器在传输方向上互相偏离。
17.按照权利要求14至16中任何一个的设备，其中每个阵列安排成与黑色基准面(230，235)相对。
18.按照权利要求14至17中任何一个的设备，其中传输系统包括控制系统可操作的转向器(420)，根据确定的标识，使文件转向到多个输出位置(421，423)中的一个位置。
全文摘要
一种用于识别文件(55)的方法和设备。该方法包括使诸如纸币的文件(55)暴露在红外辐射下；检测从文件(55)中多个区域反射的红外辐射，以便至少产生一个测试图形；确定每个测试图形是否满足与已知文件对应的一个或多个预定图形的预定关系，若满足预定关系，则识别文件(55)为与已知文件相同的文件。
文档编号G07D7/20GK1496536SQ02806100
公开日2004年5月12日 申请日期2002年2月26日 优先权日2001年3月7日
发明者拜恩·J.·克利斯托弗森, 比德·D.·伊万斯, 杰利米·S.·M·福克斯, 约翰·A·斯金纳, S. M 福克斯, A 斯金纳, D. 伊万斯, 拜恩 J. 克利斯托弗森 申请人:德拉鲁国际公司