专利名称：对象辨别装置和硬币辨别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辨别在其表面上具有不平坦图案的对象的对象辨别装置以及硬币辨别装置。要求2011年3月30日提交的日本专利申请No. 2011-076341的优先权，其内容并入于此作为参考。
背景技术：
作为辨别在其表面上具有不平坦图案的对象的对象辨别装置，人们已知硬币辨别装置，其对硬币成像并且基于所获取的图像数据来辨别硬币。这样的硬币辨别装置通常运送多个硬币，并且对被运送到成像区域的硬币的表面依次成像。为了成像，硬币辨别装置包括在硬币表面照射照明光的光源和接收从硬币表面反射的反射光的成像单元(例如，参考日本未审专利申请，首次公开No. 2000-306135(下文称为专利文献I))。 在专利文献I中公开的硬币辨别装置中，硬币在被运送带按压在透明组件的表面的同时被运送。该透明组件由诸如玻璃之类的透光材料形成。该光源被布置在该透明组件的下侧，在硬币穿过成像区域的时刻进行发光，并且经由该透明组件将照明光照射到硬币表面。成像单元被布置为使得它直接面对硬币表面，并且在照明光当中主要接收从硬币表面反射的反射光。硬币的辨别通过将成像单元获取的图像数据与表示硬币类型的预记录数据相比较来进行。然而，在专利文献I中公开的硬币辨别装置中，除了来自硬币表面的反射光，在运送硬币那一侧上的透明组件的表面处反射的反射光和在照射照明光那一侧上的透明组件的表面处反射的反射光也入射到成像单元。结果，不能再进行使用所获得的图像数据的精确辨别，从而导致辨别精度下降。而且，显示基于该图像数据形成的图像，使得作为对来自透明组件表面的反射光成像的结果，硬币的周围模糊发白，使得视觉识别更困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好的辨别精度的对象辨别装置和硬币辨别装置。根据本发明的对象辨别装置辨别在其表面上具有不平坦图案的对象。所述对象辨别装置包括透明单元，其包括支撑所述对象的支撑表面；光照射单元，其将照明光经过所述透明单元而照射到所述对象的表面；成像单元，其对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和辨别处理单元，其使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述对象。所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述对象。所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在对象的状态中对所述成像区域成像而生成的。所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有对象的成像区域成像而生成的。所述对象辨别装置可以还包括用于存储所述校正图像数据的存储单元。所述辨别处理单元通过使用所述存储单元中存储的校正图像数据校正所述成像单元生成的对象图像数据来生成辨别图像数据。在所述对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以在制造所述对象辨别装置时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。在所述对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以在所述对象辨别装置的维护模式时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。 在所述对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以通过从所述对象图像数据中减去所述校正图像数据来生成所述辨别图像数据。所述对象辨别装置可以还包括运送对象的运送单元。所述透明单元的支撑表面可以组成所述运送单元的一部分。所述透明单元可以在与所述支撑表面相对侧的表面上包括抗反射膜。在所述对象辨别装置中，所述运送单元可以包括引导对象的传送的引导槽。 一种根据本发明的硬币辨别装置辨别在硬币的表面上具有不平坦图案的硬币。所述硬币辨别装置包括透明单元，其包括支撑所述硬币的支撑表面；光照射单元，其将照明光经过所述透明单元而照射到所述硬币的表面；成像单元，其对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和辨别处理单元，其使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述硬币。所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述硬币。所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在硬币的状态中对所述成像区域成像而生成的。所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有硬币的成像区域成像而生成的。根据本发明，借助校正图像数据，可以获得仅从不存在对象的透明单元的支撑表面反射的反射光的级别。而且，通过使用该校正图像数据校正对象图像数据，实质上，可以获得基于仅从对象反射的反射光(其排除了通过透明单元的支撑表面反射的反射光)所产生的辨别图像数据。基于该辨别图像数据，能够以良好的精度辨别对象。因此，可以提供具有良好辨别精度的对象辨别装置和硬币辨别装置。
图I是根据本发明实施例的硬币辨别装置的透明单元的示意平面图。图2以简单形式示出了从侧表面观看图I中的硬币辨别装置的透明单元附近的状态。图3是示出图I中的硬币辨别装置的控制系统的方框图。图4示意性示出了当成像区域中不包含对象时来自图I中的透明单元的表面的反射光。图5示意性示出了当成像区域中包含对象时来自硬币表面的反射光和来自图I中的透明单元表面的反射光。图6是示出基于图4的图像所产生的图像数据而表示的反射光级别的波形的图。图7是示出基于图5的图像所产生的图像数据而表示的反射光级别的波形的图。图8是示出在本发明实施例中基于校正的图像数据而表示的反射光级别的波形的图。图9是根据本发明实施例的硬币辨别装置的另一示例中的透明单元的示意平面图。图10以简单形式示出了从侧表面观看图9的硬币辨别装置的透明单元附近的状态。
具体实施例方式下文中，描述了一种根据本发明实施例的硬币辨别装置，其对在其表面上具有不平坦图案的硬币进行辨别。图I是根据本发明实施例的硬币辨别装置的透明单元的示意平面图。如图I所示，硬币辨别装置I包括运送硬币M的运送部件11。运送部件11包括盘形运送单元3、运送硬币M的运送带2、以及在运送单元3 —侧的表面中形成的引导槽5。该引导槽5引导所运送的硬币M。运送单元3中的引导槽5的 内部空间是用于运送硬币M的硬币通道4。运送带2是由驱动辊和备用辊(图中未示出)支撑的环形带。运送带2以与引导槽5延伸的方向近似平行的方向驱动。在被按压在引导槽5内的运送单元3的表面的同时，运送带2以箭头F的方向运送硬币M。运送单元3具有透明单元6，该透明单元6由可透光的透明材料形成，例如刚玉(sapphire)玻璃或丙烯酸树脂。在以平面图观看运送单元3的状态下，透明单元6是矩形形状。透明单元6曝露于引导槽5内，并且具有支撑将要运送的硬币M的表面的支撑表面6a。透明单元6的支撑表面6a组成运送单元3的一部分。此外，硬币辨别装置I包括成像单元20，该成像单元20经过透明单元6对穿过透明单元6的硬币M成像。成像单元20具有包括透明单元6的至少一部分的成像区域。成像区域的中心被近似地设定为曝露于引导槽5的透明单元6的支撑表面6a的中心。在成像区域中，光照射经过透明单元6的支撑表面6a，并且穿透透明单元6的光照射到通过透明单元6的硬币M的表面。成像单元20主要接收来自硬币M的表面的反射光，并且产生图像数据。下面描述成像单元20的具体配置。图2以简单形式示出了从侧表面观看硬币辨别装置的透明单元附近的状态。如图2所示，硬币辨别装置I包括光照射单元21、成像元件22、透镜23和分束器25。光照射单元21包括表面光源21a。表面光源21a被布置在光照射侧的运送单元3的表面附近。表面光源21a具有相对于支撑表面6a垂直地照射照明光的照射表面。表面光源21a被布置为使得该照射表面相对于透明单元6的支撑表面6a近似垂直。作为表面光源21a，例如可以使用包括多个白色LED的白色表面光源。成像元件22可以是CXD型图像传感器或者CMOS型图像传感器，其对成像区域中的反射光成像。成像元件22通过将接收到的反射光转化为电信号而产生图像数据，并且输出其图像数据。透镜23具有收集来自成像区域的反射光的光通量的光学功能，以便在成像元件22上对在成像区域中反射的反射光成像。透镜23被布置为使得透镜23的光轴与以透明单元6的中心部分为中心的圆圈的中心轴一致。透镜23优选地为诸如远焦(telecentric)透镜之类的透镜，其具有长景深以及贯穿其范围的恒定放大率，并且其没有可归因于视差的图像失真。分束器25被布置为在从光照射单元21射出的照明光的光通量与成像元件22接收到的光的光通量相交叉的位置处，并且这些光通量被引导到成像区域。作为分束器25，可以使用单向透视玻璃，其将从光照射单元21射出的照明光反射到成像区域，并且此外，透射在成像区域反射的反射光。此外，如图2所示，硬币辨别装置I包括为透明单元6提供的定时传感器8。定时传感器8包括光发射兀件8b和光接收兀件8a。定时传感器8被配置为使得从光发射兀件Sb发射的光可以通过透明单元6由光接收元件8a接收，并且使得当从光发射元件Sb发射的光未被光接收兀件8a接收到时输出定时信号。定时传感器8被布置在以下位置其中，当作为被正在透明单元6的表面上运送的硬币M中断的结果、从光发射元件Sb发射的光未被光接收元件8a接收到时输出定时信号时，能够检测到硬币M在成像点的前面。在图2中，所述配置为使得定时传感器8被提供在透明单元6的下游侧，然而不限于这种配置。定时传感器8可被提供在透明单元6的上游侧。
抗反射膜9形成于透明单元6的在与支撑表面6a相对侧的表面上。抗反射膜9具有以下特征防止在透明单元6的在支撑表面6a的相对侧的表面上发生照明光的表面反射。抗反射膜9由在透明单元6的表面上沉积的单层或多层膜组成。通过提供抗反射膜9，与不提供抗反射膜的情况相比，由成像元件22接收到的反射光的信号的最小值与最大值之间的比率(动态范围)可以变得更宽。因此，最好提供抗反射膜9。接着，描述硬币辨别装置的控制系统。图3是示出图I和图2中所示的硬币辨别装置I的控制系统的方框图。硬币辨别装置I包括集中控制所述控制系统的控制单元34。再者，硬币辨别装置I包括模数转换单元(A-D转换单元)31、存储单元33和辨别处理单元36。这些处理单元被人工地连接并且受来自控制单元34的命令的控制。在定时信号从定时传感器8输入的同时,控制单兀34将照射信号输出到光照射单元21，导致光照射单元21照射照明光。而且，在输入定时信号的同时，控制单元34进行由成像元件22接收到的反射光的数字数据的读取，并且指示生成图像数据。模数转换单元31将从成像元件22输入的模拟信号图像数据转换为数字信号，并且输出数字化的图像数据。存储单元33存储图像数据。除了图像数据以外，存储单元33还预先存储表示每种类型的硬币M的不平坦图案的图案数据。存储单元33根据控制单元34的读出控制而读出图像数据和图像图案数据。辨别处理单元36通过利用由成像元件22产生的图像数据而进行硬币M的辨别处理。在辨别处理中，辨别处理单元36根据定时传感器8的定时信号促使存储单元33存储当硬币M存在于成像区域时通过对成像区域成像而形成的图像数据，作为对象图像数据，并且表示包括硬币表面的不平坦图案的阴影。此外，甚至在辨别处理以外的时间，即在制造时或者在维护模式时，硬币辨别装置I也可以促使存储单元33存储当对象不存在于成像区域时对成像区域成像而形成的图像数据，作为校正图像数据。这时，控制单元34将照射信号输出到光照射单元21，而不管定时信号，从而导致光照射单元21照射照明光，并且控制单元34驱动控制成像元件22，促使成像元件22接收反射光并且生成图像数据。在硬币辨别装置I的制造完成时或者在硬币辨别装置I的维护模式时，辨别处理单元36促使存储单元33存储当在成像区域中不存在对象或者诸如运送单元或运送带之类的反射对象时对成像区域成像而产生的图像数据，作为校正图像数据。而且，辨别处理单元36使用校正图像来校正对象图像数据，从而产生校正数据。此处，对象图像数据是通过当在成像区域中存在对象时对成像区域成像而产生的数据。另一方面，校正图像数据是通过对没有对象和诸如运送单元或运送带之类的反射对象的成像区域成像而产生的数据。辨别处理单元36随后将校正数据存储在存储单元33中作为辨别图像数据。辨别处理单元36通过将辨别图像数据与存储单元33中存储的图像图案数据相比较来辨别由辨别图像数据表示的硬币M。硬币辨别装置I可以包括显示单元，其基于对象图像数据或辨别图像数据来显示图像。 借助校正图像数据，硬币辨别装置I可以获得仅从不存在硬币M的透明单元6的支撑表面6a反射的反射光的级别。而且，通过使用该校正图像数据校正对象图像数据，实质上，硬币辨别装置I可以获得基于仅从硬币表面反射的反射光(排除了由透明单元6的支撑表面6a反射的反射光)产生的辨别图像数据。结果，硬币辨别装置I可以基于辨别图像数据更精确地捕捉硬币表面的不平坦图案的阴影，并且能够以良好的精度进行辨别处理。而且，当硬币辨别装置基于辨别图像数据在显示单元或外部显示部件上显示图像时，所显示的图像具有良好的可视性，因为来自透明组件表面的反射光的渗透被抑制，清楚地显示了硬币M的外围部分和硬币表面的不平坦图案。硬币辨别装置I可以利用辨别处理单元36使用校正图像数据来校正所有所产生的对象图像数据。然而仅在选择校正模式的情况下，硬币辨别装置I可以使用校正图像数据来校正对象图像数据。在这一情况下，在除了校正模式以外的时候，辨别处理可以通过直接利用对象图像数据作为图像辨别数据来进行。接着，描述产生对象图像数据和校正图像数据并且校正对象图像数据的序列的示例。下述的硬币辨别装置具有与图I到图3中描述的装置相同的配置，并且使用相同的参考符号。下面描述当硬币辨别装置I被设置为维护模式时的操作。图4示意性示出了当成像区域中不包含对象或者另一反射对象时来自透明单元表面的反射光。当设置维护模式时，控制单元34将照射信号输出到光照射单元21，使得光照射单元21向成像区域照射照明光Lp如图4所示，成像元件22随后接收从透明单元6的支撑表面6a反射的反射光(来自界面的反射光)Lb。此外，辨别处理单元36将成像元件22产生的图像数据存储在存储单元33中作为校正图像数据。这时，在存在已经存储在存储单元33中的校正图像数据的情况下，存储在存储单元33中的校正图像数据被更新为最新的校正图像数据。此处，在制造完成时，执行与当设置维护模式时相同的操作。接着，描述当硬币辨别装置I未被设置为维护模式时的操作，或者换句话说，描述当进行正常辨别处理时的操作。图5示意性示出了当成像区域中包含对象时来自硬币表面的反射光(来自硬币M的反射光)Lm和来自透明单元表面的反射光(来自界面的反射光)Lb。控制单元34根据定时传感器8的定时信号将照射信号输出到光照射单元21，使得光照射单元21使照射光穿过透明单元6的支撑表面6a而照射到硬币表面M，并且控制成像元件22接收来自成像区域的反射光。而且，辨别处理单元36将表示包括硬币表面的不平坦图案的阴影的图像数据存储在存储单元33中作为对象图像数据。图6是示出基于校正图像数据而表示的反射光级别的波形的图。此外，图7是示出基于对象图像数据而表示的反射光级别的波形的图。图8是示出基于辨别图像数据而表示的反射光级别的波形的图。在图6到图8中，水平轴示出了图4和图5中的成像区域的X方向位置，而垂直轴示出了与X轴位置对应的反射光的级别。此外，图7和图8中由箭头S表示的部分示出了针对X位置与硬币表面对应的范围。图6中示出的波形仅示出了来自透明单元6的支撑表面6a的反射光的分量。图7中所示的波形示出了在与硬币表面对应的区域中来自硬币表面的反射光的 分量，其中来自透明单元6的支撑表面6a的反射光的分量叠加在其上。辨别处理单元36通过从对象图像数据中减去校正图像数据来校正对象图像数据。具体地，辨别处理单元36基于校正图像数据，从基于对象图像数据的反射光级别中减去来自透明单元6的支撑表面6a的反射光级别。通过进行该算术处理，如图8所示，硬币辨别装置I可以获得包括来自硬币表面的反射光的分量的图像数据，该图像数据实际上并不包括来自透明单元6的反射光的分量。辨别处理单元36输出该图像数据作为辨别图像数据。在上面的硬币辨别装置中，所述配置为使得照明光垂直地照射到作为成像对象的硬币表面。然而，光照射单元的结构或配置不限于此。例如，所述配置可以使得照明光从对角方向照射到作为成像对象的硬币表面。图9是根据本发明实施例的硬币辨别装置的另一示例中包括的透明单元的示意平面图。如图9所示，硬币辨别装置I包括圆形光照射单元41。光照射单元4的中心被设定在穿过透明单元的中心部分的中心轴上。光照射单元41配备有以近似相等间隔布置在圆周方向中的多个光发射元件42。作为光发射元件42，可以使用例如LED。图10以简单形式示出了从侧表面观看图9中的硬币辨别装置的透明单元附近的状态。如图10所示，硬币辨别装置I包括光照射单元41、成像元件22和透镜23。在光照射单元41上布置的多个光发射元件42中，从每个光发射元件42照射的照明光的光通量在相对于与透明单元6的支撑表面6a平行的方向倾向于透明单元6侧的方向上移动。而且，穿过透明单元6的支撑表面6a相对于硬币表面对角地照射照明光。成像元件22经由透镜23接收从硬币表面反射的反射光。在上面提到的实施例中，公开了一种辨别硬币的硬币辨别装置的配置作为示例。然而，对于本发明的实施例的对象辨别装置，辨别对象不限于硬币。它可被应用于在表面上具有不平坦图案的对象(例如，除了被用作货币的硬币以外的硬币、金属和其他盘形金属部件)的辨别。如上所述，在本说明书中，公开了一种辨别在对象表面上具有不平坦图案的对象的对象辨别装置。所述对象辨别装置包括透明单元，其包括支撑所述对象的支撑表面；光照射单元，其将照射光经过所述透明单元而照射到所述对象的表面；成像单元，其对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和辨别处理单元，用于使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述对象。所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述对象。所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在对象的状态中对所述成像区域成像而生成的。所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有对象的成像区域成像而生成的。而且，本说明书中公开的对象辨别装置可以还包括用于存储所述校正图像数据的存储单元。所述辨别处理单元可以使用所述存储单元中存储的校正图像数据校正所述成像单元生成的对象图像数据来生成辨别图像数据。而且，在本说明书中公开的对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以在制造所述对象辨别装置时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。而且，在本说明书中公开的对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以在所述对象辨别装置的维护模式时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。
而且，在本说明书中公开的对象辨别装置中，所述辨别处理单元可以通过从所述对象图像数据中减去所述校正图像数据来生成所述辨别图像数据。而且，本说明书中公开的对象辨别装置可以还包括用于运送对象的运送单元。所述透明单元的透明表面可以组成所述运送单元的一部分。所述透明单元可以在与所述支撑表面相对侧的表面上包括抗反射膜。而且，在本说明书中公开的对象辨别装置中，所述运送单元可以包括引导对象的传送的引导槽。而且，在本说明书中，公开了一种辨别在硬币表面上具有不平坦图案的硬币的硬币辨别装置。所述硬币辨别装置包括透明单元，其包括支撑所述硬币的支撑表面；光照射单元，其将照射光经过所述透明单元而照射到所述硬币的表面；成像单元，用于对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和辨别处理单元，用于使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述硬币。所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述硬币。所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在硬币的状态中对所述成像区域成像而生成的。所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有硬币的成像区域成像而生成的。尽管上面已经描述和图示了本发明的优选实施例，但是应当理解，这些是本发明的示例并且不应被认为是限制。在不背离本发明的范围的情况下可以进行添加、省略、替换和其他修改。相应地，本发明不应被认为受前面的描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种辨别在对象表面上具有不平坦图案的对象的对象辨别装置，所述装置包括 透明单元，其包括支撑所述对象的支撑表面； 光照射单元，其将照明光经过所述透明单元而照射到所述对象的表面； 成像单元，其对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和 辨别处理单元，其使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述对象， 所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述对象，所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在对象的状态中对所述成像区域成像而生成的，并且所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有对象的成像区域成像而生成的。
2.如权利要求I所述的对象辨别装置，还包括 存储单元，其存储所述校正图像数据， 其中所述辨别处理单元通过使用所述存储单元中存储的校正图像数据校正所述成像单元生成的对象图像数据来生成辨别图像数据。
3.如权利要求2所述的对象辨别装置，其中所述辨别处理单元在制造所述对象辨别装置时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。
4.如权利要求2所述的对象辨别装置，其中所述辨别处理单元在所述对象辨别装置的维护模式时将所述校正图像数据存储在所述存储单元中。
5.如权利要求I到4中任一项所述的对象辨别装置，其中所述辨别处理单元通过从所述对象图像数据中减去所述校正图像数据来生成所述辨别图像数据。
6.如权利要求I到4中任一项所述的对象辨别装置，还包括 运送单元，其运送对象， 其中所述透明单元的支撑表面组成所述运送单元的一部分，和 所述透明单元在与所述支撑表面相对侧的表面上包括抗反射膜。
7.如权利要求6所述的对象辨别装置，其中所述运送单元包括引导对象的传送的引导槽。
8.一种辨别在硬币的表面上具有不平坦图案的硬币的硬币辨别装置，所述装置包括 透明单元，其包括支撑所述硬币的支撑表面； 光照射单元，其将照明光经过所述透明单元而照射到所述硬币的表面； 成像单元，其对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和 辨别处理单元，其使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述硬币， 所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述硬币，所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在硬币的状态中对所述成像区域成像而生成的，并且所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有硬币的成像区域成像而生成的。
全文摘要
一种辨别在对象表面上具有不平坦图案的对象的对象辨别装置。所述对象辨别装置包括透明单元，包括支撑所述对象的支撑表面；光照射单元，用于将照明光经过所述透明单元而照射到所述对象的表面；成像单元，用于对包括所述透明单元的至少一部分的成像区域成像，并且生成图像数据；和辨别处理单元，使用所述成像单元生成的图像数据来辨别所述对象。所述辨别处理单元基于通过使用校正图像数据校正对象图像数据生成的辨别图像数据来辨别所述对象。所述对象图像数据是通过在所述成像区域中存在对象的状态中对所述成像区域成像而生成的。所述校正图像数据是通过对所述成像区域中没有对象的成像区域成像而生成的。
文档编号G07D7/20GK102737436SQ20121008578
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月28日 优先权日2011年3月30日
发明者美留町直史, 高桥昌孝 申请人:劳雷尔精机株式会社