专利名称：光学识别装置与方法
技术领域：
本发明是关于一种光学识别装置与方法，特别是关于一种用来测试特殊纸张的光学装置与方法。
背景技术：
由于电子技术的进步与人工成本的提高，有越来越多的工作交由自动机器来执行，例如各式的自动贩卖机、兑钞机等等。最初，自动机器主要使用低额度的硬币，且往往以体积、密度、导电性等特性来识别硬币的真伪。然而，随着自动机器有越来越多高额度的应用，高额度的纸钞便不可避免地成为自动机器必须处理的客体。
但是，不论是识别金额或是真伪，纸钞识别的难度往往高于硬币的识别。因此，有许多的人提出各种识别纸钞真伪与面额的方式。举例来说，在纸钞上加上特殊材质的磁墨线，并通过磁性识别以检测纸钞的面额或真伪。
当然，通过光学识别是最直接的方法，然而，光学识别所遇到的难度也最高。因为，大部分的图像识别程序往往涉及复杂的算法，如果因此使得识别机构造价昂贵，将使得因为成本过高而难以普及。
事实上，除了纸钞以外，识别证、各种有价证券等各种特殊用途纸张，也有类似的困难需要解决。
总的来说，如果能够提出一种装置与方法，能够以有效且低成本的方式达到特殊纸张的识别，则将会是一件非常重要的工作。
发明内容
因此，本发明目的之一是提供一种有效且具有低成本效益的光学识别装置与方法。
依据本发明的一实施例，提出一种光学识别装置，用于识别特殊用途纸张，例如纸钞。
这种光学识别装置具有至少一光源、至少一分光装置、至少二光学检测器，以及一图像识别电路。每一光源具有对应的分光装置，将光源所发出的光分为两道主要光束，以投射在待测纸张上，从而产生二个对应的响应图像。光学检测器接收这二个响应图像，并将这些响应图像传给图像识别电路进行识别。
分光装置可使用一个或多个棱镜构成，此外，为了使光源的光能够更密集地投射在待测纸张表面，并且为了使响应图像能够更清晰的呈现在光学检测器上，可使用一个或多个透镜，安置在光前进的方向，以进行光的聚焦的动作。
此外，此处所述的光源、分光装置与透镜更可制作成模块，以加速所需的施工期间，降低成本。
因此，本发明至少具有下列优点首先，在本发明中，只需要使用一个光源，便能够供应两个光学检测器，检测两个不同的区域，降低了组件成本。其次，光源、分光装置与透镜在实施时，可预先制作成模块，以加速施工所需时间。此外，由于所需组件个数不多，更可在有限空间内放入更多的光学检测器，增加对待测纸张的扫描范围与取样个数，对于增加纸张的识别率有重大的帮助。
图1(a)为依据本发明的实施例示意图；图1(b)为依据移动待测纸张的示意图；图2为依据本发明的较佳实施例的示意图；图3为依据本发明的较佳实施例的组件分解图；图4(a)为光学模块部分组件的示意图；图4(b)为光学模块部分组件的示意图；图4(c)为光学模块部分组件的示意图；图5为光学模块部分组件的作业图；图6为另一透镜与光学模块间关系图；图7为依据本发明的实施例的流程图。
附图标记说明10 光学识别装置 102光源104 分光装置 106光学检测器108 图像识别电路 11 纸张112 轨迹 114轨迹120 光 122光124 光 126光128 光 13 检验区14 预定方向 20 光学识别装置201 上壳体 202电路板2031 光学模块 2041-2046 光源2051-2054 光学检测器2061-2066 棱镜2081-2088 透镜 21 纸张231 检验区 24 预定方向具体实施方式
请参照图1(a)，如图所示为光学识别装置10的部分组件关联图。光学识别装置10用来识别特殊用途纸张11，例如纸钞、识别证、支票或各种有价证券等。光学识别装置10具有光源102、对应光源102的分光装置104、二光学检测器106、图像识别电路108。
光源102发出可见或不可见光120，此光120通过分光装置104分成两道主要光束122，124。当纸张11以预定方向移过检验区时，这两道主要光束照射到纸张11移过检验区的区域，并且分别产生响应图像126，128。二光学检测器106，例如CCD或CMOS图像撷取电路，则分别接收此响应图像126，128，并且将所接收响应图像126，128传给图像识别电路108处理，以完成识别的工作。
请参照图1(b)，此图为当纸张11以预定方向14移过检验区13时的示意图。由于纸张11在识别过程仍继续依预定方向14移动，因此光学检测器106所读到的资料是纸张11上的两道轨迹112，114。换句话说，在此实施例中，只需使用一个光源即能读取纸张11上的两道测试轨迹112，114，且构造简单，具有低成本的效益。
以下将以一较佳实施实施例，更进一步说明本案的特征及实施方式。
请参照图2，此图为上述概念的进一步实施的实施例。光学识别装置20可安装于各种用途自动机器，如自动贩卖机、兑币机、伪钞识别机等。当光学识别装置20安装在自动机器中，纸张21，如纸钞，可由自动机器的机械装置，如步进马达驱动的皮带等牵引，前后反复或不反复地移过光学识别装置20的检验区231。
请参照图3，此图为光学识别装置20的分解图。光学识别装置20具有上壳体201、电路板202、光学模块2031、光源2041～2043、光学检测器2051～2054以及附图中未标记的图像识别电路和控制电路。
光学模块2031上则具有分别对应光源2041，2042，2043的棱镜2061，2062，2063。此外，光学模块2031上也具有分别对应光学识别器2051，2052，2053，2054的透镜2081，2082，2083，2084。通过底座，光学模块2031可安置于电路板202上。
光学模块2031由数个相同构造的组件排列组成，在此就相同构造的组件及相互关系说明如下。
请参照图4(a)-(c)，此三图所示为光学模块2031中的部分组件示意图。延续图3及相关说明可知，棱镜2061是对应光源2041，而透镜2081，2082则分别对应光学检测器2051，2052。图4(a)提供以一特定方向观察透镜2081，2082的立体图，而图4(b)则提供另一方向观察透镜2081，2082与棱镜2061的立体图，至于图4(c)则提供了侧视图。因此，通过图4(a)-(c)，应当可以了解在此实施例中透镜2081，2082，2061的构造与相互间的关系。至于光学模块2031中的其它透镜2083-2084及棱镜2062-2063，则分别与上面所述的透镜2081-2082及棱镜2061构造相同，只要再参照图3即可了解光学识别装置20的构造，在此不再加以赘述。另外，在此所提及的透镜结构皆可由如透光塑料之类的材质，一体成形制成。
接着，请参照图5，如图所示通过透镜2081，2082及棱镜2061如何与光源2041及光学检测器2051，2052协同作业。
在使用时，光源2041所发出的光，由棱镜2061将其分为两道主要光束后，投射到待侧纸张21移过检验区231的部分。由于此投射，分别产生的二道响应图像，分别经过透镜2081，2082聚焦在光学检测器2051，2052上。此光学检测器2051，2052连接到一图像识别电路(未绘示于图中)，由此图像识别电路解读纸张21的信息，以识别纸张的真伪或面额。
请参照图6，如图所示为增加另一透镜到光学识别装置20的示意图。为了使光源2041-2043发出的光能够进一步聚焦在待测纸张21上，以达到更好的图像品质，还可以加入一个或多个透镜，以进行光线的聚焦。举例来说，如图6所示，对于光学模块2031的上方，增加一透镜2311。此透镜2311可架设于上壳体201的检验区231之处，其平面朝向纸张21。借此，还可对响应图像产生聚焦的作用。
此外，由于透镜2081-2084分别与棱镜2061-2063交错排列。在实际使用上，每一光源2041-2043同时供光学检测器2051-2054中的两个使用。此外，除了最边界的光学检测器2051，2054以外，其它光学检测器2052，2053亦分别可承接来自两个光源的光投射到纸张21的响应图像。此时，通过控制电路(未绘示于图上)控制光源2041-2043的发光时序，且图像识别电路也使用此发光时序进行识别，则可通过许多不同的组合，以得到纸张对于不同光源的反应结果，进而使识别的结果更为准确。
并且，由于纸张对于不同光源的响应图像有所不同，因此通过对光源的调整与设定可得到更多关于待测纸张21的信息。举例来说，在检测纸钞，如新台币的应用中，经实验结果得知，下列的光源配置将能得到相当精确的测试结果。如在图3中所示的光源2041，2043安置能够发出橘色光的发光二极管(LED)，光源2042安置不可见光的发光二极管，光源2044安置红色光发光二极管，并且在光源2043还安置不可见光发光二极管。此处所述的不可见光是指红外光或紫外光等不可见光。
请参照图7，此图通过流程图的方式，进一步说明本发明的实施方法。首先，将待侧纸张以一预定方向移过一识别区(步骤702)。接着，使用一光源产生至少一预定波长的光(步骤704)。使用一分光装置将此光源所产生的光至少分为两道主要光束，以投射到该待测纸张(步骤706)。接着，收集这两道主要光束投射到的待测纸张所产生的响应图像，并对之进行识别(步骤708)。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用来限定本发明，任何熟悉此项技术的人，在不脱离本发明的创作思路和范围内，当可作各种变动与修饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种光学识别装置，用于识别一种特殊用途的纸张，该纸张以一预定方向移过一检验区，该光学检测装置包含至少一光源；至少一分光装置，其中上述的每一光源对应一个分光装置，每一分光装置负责将所对应的光源所发出的光分成两道主要光束，且这两道主要光束照射在纸张移过检验区时的区域；至少二光学检测器，其中每一该光源的两侧分别安装一个对应的光学检测器，该光学检测器分别接收所对应的两道主要光束照射在该纸张的检验区所传回的至少二响应图像；以及一图像识别电路，连接于所述的至少二光学检测器，用来接收所述的至少二响应图像，以识别纸张的内容。
2.如权利要求1所述的光学识别装置，其特征在于，还包含一第一透镜，该两道光束在透射到识别区之前，先经过该第一透镜，以聚集该两道光束。
3.如权利要求1所述的光学识别装置，其特征在于，所述的分光装置包含至少一棱镜，通过该棱镜使光源所发出的光分成所对应的两道光束。
4.如权利要求1所述的光学识别装置其特征在于，还包含至少二第二透镜，每一光学检测器具有一对应的该第二透镜，该第二透镜负责将响应图像聚焦于所对应的光学检测器上。
5.如权利要求1所述的光学识别装置，其特征在于，还包含一印刷电路板，该印刷电路板供承载所述的图像识别电路、至少一光源及至少二光学检测器，并且还包含一底座，该底座承载所述的至少二第二透镜，并且该底座安置在印刷电路板上。
6.如权利要求4所述的光学识别装置，其特征在于，所述的至少二第二透镜是由透光塑料材质一体成形。
7.如权利要求2所述的光学识别装置，其特征在于，还包含一壳体，该壳体用来安装第一透镜，且安置于印刷电路板上。
8.如权利要求1所述的光学识别装置，其特征在于，还包含一控制电路，以用来控制该至少一光源的一发光时序，图像识别电路依据该发光时序解读响应图像。
9.如权利要求1所述的光学识别装置，其特征在于，所述的特殊用途纸张为一钞票，且该至少一光源的数目为三个，分别为一第一光源、一第二光源与一第三光源，其中该第一光源、第二光源与第三光源被安排成一列，并且第一光源与第三光源被分别安置一橘色光发光二极管，第二光源被安置一不可见光发光二极管，第三光源还被安置一不可见光发光二极管。
10.一种光学识别方法，用于识别一特殊用途纸张，该方法包含将该特殊用途纸张以一预定方向移过一识别区；使用至少一光源产生至少一预定波长的光；使用至少一分光装置将该至少一光源所产生的光分成两道光束投射到识别区，使该两道光束因为特殊用途纸张分别产生至少二响应图像，其中每一该分光装置对应一该光源；使用至少二光学检测器接收该至少二响应图像；以及分析该至少二光学检测器所接收的响应图像，以识别该特殊用途纸张。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包含使用一第一透镜，该两道光束在透射到识别区之前，先经过该第一透镜，以聚集该两道光束。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的分光装置包含至少一棱镜，通过该棱镜使光源所发出的光分成所对应的两道光束。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包含使用至少二第二透镜，每一光学检测器具有一对应的第二透镜，第二透镜负责将响应图像聚焦于所对应的光学检测器上。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包含提供一印刷电路板，该印刷电路板供承载所述的图像识别电路、至少一光源及至少二光学检测器，并且还包含提供一底座，该底座承载所述的至少二第二透镜，并且该底座安置在印刷电路板上。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的至少二第二透镜是由透光塑料材质一体成形。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包含提供一壳体，该壳体用来安装第一透镜，且该壳体安置于印刷电路板上。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包含提供一控制电路，以用来控制该至少一光源的一发光时序，图像识别电路依据该发光时序解读响应图像。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的特殊用途纸张为一钞票，且所述的至少一光源的数目为三个，分别为一第一光源、一第二光源与一第三光源，其中第一光源、第二光源与第三光源被安排在同一列，并且第一光源与第三光源被分别安置一橘色光发光二极管，第二光源被安置一不可见光发光二极管，第三光源还被安置一不可见光发光二极管。
19.一种识别纸钞的方法，该方法包含将一纸钞以一预定方向移过一检验区；在该检验区使用至少三光源照射该纸钞，其中所述的至少三光源分别为一第一光源、一第二光源与一第三光源，并且其中第一光源、第二光源与第三光源被安排在同一列，并且第一光源与第三光源被分别安置一橘色光发光二极管，第二光源被安置一不可见光发光二极管，第三光源更被安置一不可见光发光二极管；收集该至少三光源照射在该纸钞上的响应图像，以识别该纸钞。
全文摘要
一种光学识别装置，用来识别特殊用途的纸张，例如纸钞。此光学识别装置具有至少一光源、至少一分光装置、至少二光学检测器，以及图像识别电路；分光装置将所对应的光源所产生的光分成两道主要光束，而这两道主要光束投射在待测纸张上形成两个以上的响应图像；光学检测器接收这些响应图像，而图像识别电路则通过分析这些响应图像，以识别纸张的真伪及种类。
文档编号G07D7/12GK1787018SQ20041010062
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者温耀鸿 申请人:鈊象电子股份有限公司