一种纸币高速识别装置及其检测异物方法
【专利摘要】本发明提供了一种纸币高速识别装置及其检测异物方法，所述装置包括传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器，在保持纸币高速识别装置的纸币识别速度和精度的前提下，利用图像传感器组代替减少的两组对射传感器的主要功能，对装置内部进行异物检测，增强了异物检测的准确度；减少了两组对射传感器，进而降低了电路板设计、元器件布局的复杂度，简化了装置结构，缩小了纸币高速识别装置的体积，降低了装置的制造成本。
【专利说明】—种纸币高速识别装置及其检测异物方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纸币识别技术系统领域，尤其涉及一种纸币高速识别装置及其检测异物方法。
【背景技术】
[0002]图1为现在使用的纸币识别装置，如图1所示，在图像传感器组10的前端设置对射型光学传感器20、磁传感器130的前端设置对射型光学传感器21、第一图像传感器组O前端设置对射型光学传感器22，借此实现纸币识别。对射型光学传感器还有个重要功能是检测装置是否残留异物。
[0003]但是，由于对射型传感器太多，造成相应的控制电路、通讯线缆、供电线缆等其他元素复杂、繁多，进而使得器件的设计布局存在冗余，装置的体积比较大，增加了制造成本，越来越满足不了金融设备产品的精细化发展趋势，即体积小、处理速度块、容量大、精度高。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种纸币高速识别装置及其检测异物方法，以解决上述一系列问题。
[0005]一种纸币高速识别装置，包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器；
[0006]所述图像传感器组用于识别纸币的初始信息和根据所述初始信息，识别纸币的图像真伪信息，以及检测所述装置是否存在异物；
[0007]所述磁传感器用于根据所述初始信息，识别纸币的磁真伪信息；
[0008]所述对射传感器用于探测纸币进入其内的时刻。
[0009]优选地，图像传感器组包括；第一图像传感器和第二图像传感器；
[0010]所述第一图像传感器识别纸币的初始信息，以及检测所述装置是否存在异物；所述第二图像传感器根据所述初始信息，识别纸币的图像真伪信息，以及检测所述装置是否存在异物。
[0011]一种检测异物方法，基于纸币高速识别装置，所述装置包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器；
[0012]所述方法包括:
[0013]纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数；
[0014]检测阵列信号中的连通域，选出面积最大的连通域；
[0015]计算所述面积最大的连通域的高度，若高度大于阈值，则判断检测到异物，否则，判断没有检测到异物。
[0016]优选地，所述η大于1，所述阵列信号为二维阵列信号。
[0017]优选地，在检测阵列信号中的连通域之前还包括:[0018]使用高频滤波的方式去除二维阵列信号中的随机噪声。
[0019]优选地，所述η为I，所述阵列信号为一维阵列信号。
[0020]一种检测异物方法，基于纸币高速识别装置，所述装置包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器；
[0021]所述方法包括:
[0022]S1、纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数；
[0023]S2、检测阵列信号中的连通域，计算连通域的高度；若所述高度小于阈值，则继续检测、计算阵列信号中的其他连通域的高度，直到检测完阵列信号中的连通域，则判断没有检测到异物，否则，若高度大于阈值，则判断检测到异物，停止。
[0024]优选地，所述η大于1，所述阵列信号为二维阵列信号。
[0025]优选地，所述S2为:
[0026]Al、选定阵列信号中的一行信号；
[0027]Α2、从左往右检测非O点，令其作为连通域的起始点，计算连通域的高度，若高度非0，执行A3 ;如果没有检测到非O点，继续从下一行信号中检测，执行Α2，直到检测完所有行；
[0028]A3、检测当前点下方的点是否为O,如果不为O,将下方的点置为当前点，高度增I,重新进入第A3步,如果为O,执行Α4 ；
[0029]Α4、检测当前点右方的点是否为0，如果不为0，将右方的点置为当前点，执行A3，如果为0，执彳了 Α5 ；
[0030]Α5、如果高度大于阈值，则判断检测到异物；如果高度小于阈值，则继续寻找其他连通域的起始点，执行Α2。
[0031]优选地，所述η为I，所述阵列信号为一维阵列信号。
[0032]采用本发明提供的一种纸币高速识别装置及检测异物方法，在保持纸币高速识别装置的纸币识别速度和精度的前提下，利用图像传感器组代替减少的两组对射传感器的主要功能，对装置内部进行异物检测，增强了异物检测的准确度；减少了两组对射传感器，进而降低了电路板设计、元器件布局的复杂度，简化了装置结构，缩小了装置体积，制造成本降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为现在使用的纸币识别装置的结构示意图；
[0034]图2为本发明实施例公开的纸币高速识别装置一种优选结构示意图；
[0035]图3为本发明实施公开的传感器扫描纸币获得的原始信号示意图；
[0036]图4为本发明实施例公开的图像传感器组扫描运动纸币图像示意图；
[0037]图5为本发明实施例公开的图像传感器组获得的图像信号示意图；
[0038]图6为本发明实施例公开的一种检测异物的流程图；
[0039]图7为本发明实施例公开的另一种检测异物的流程图；
[0040]图8为本发明实施公开的一种优选方法的流程图；
[0041]图9a为本发明实施例公开的装置内无异物示意图；[0042]图9b为本发明实施例公开的图9a中图像传感器组获得的信号图像；
[0043]图9c为本发明实施例公开的图9b滤波后得到的信号图像；
[0044]图9d为本发明实施例公开的获得面积最大的连通域；
[0045]图1Oa为本发明实施例公开的装置内残留纸币的示意图；
[0046]图1Ob为本发明实施例公开的图1Oa中图像传感器组获得的信号图像；
[0047]图1Oc为本发明实施例公开的图1Ob滤波后得到的信号图像；
[0048]图1Od为本发明实施例公开的获得面积最大的连通域及其高度图像；
[0049]图1la为本发明实施例公开的装置内残留小块纸片的示意图；
[0050]图1lb为本发明实施例公开的图1la中图像传感器组获得的信号图像；
[0051]图1lc为本发明实施例公开的图1lb滤波后得到的信号图像；
[0052]图1ld为本发明实施例公开的获得面积最大的连通域及其高度图像。
【具体实施方式】
[0053]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]本发明实施例提供一种纸币高速识别装置，以及基于纸币高速识别装置的检测异物方法。
[0055]本发明实施例公开的的纸币高速识别装置包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器；
[0056]图像传感器组用于识别纸币的初始信息，和根据初始信息，识别纸币的图像真伪信息，以及检测所述装置是否存在异物。初始信息包括纸币的币种、面值、面向等信息，图像真伪信息包括纸币的表面图像以及透射图像等信息。磁传感器用于根据初始信息，识别纸币的磁真伪信息，磁真伪信息包括纸币表面的磁性油墨信息以及金属安全线编码信息等。一组对射传感器位于图像传感器组的前端，探测纸币进入对射传感器的时刻。
[0057]图2为本发明公开的优选实施例，参见图2，图像传感器组包括:第一图像传感器和第二图像传感器；
[0058]第一图像传感器首先识别纸币初始信息，确定了纸币的币种、面值、面向等信息。磁传感器根据初始信息，针对性的识别纸币表面的磁性油墨信息以及金属安全线编码信息等。第二图像传感器图像根据初始信息，针对性的识别纸币的表面图像以及透射图像等。由于第一图像传感器首先确定了纸币的币种、面值、面向等初始信息，磁传感器和第二图像传感器根据初始信息摄取特定的防伪标识信息，因此可由有效的识别相应的真伪信息。
[0059]本发明在保持了装置的纸币识别速度和精度的基础上，利用图像传感器组代替减少的两组对射传感器的主要功能，增强了异物检测的准确度。
[0060]首先，本发明装置的纸币识别原理为:第一种情况，纸币在装置的通道中移动速度稳定。因为装置内部的传感器等器件的布局是固定的，因此对射传感器与图像传感器组、磁传感器、的距离是固定的。对射传感器探测到纸币进入其探测范围的时刻，已知纸币传输的速度，进而纸币进入图像传感器组、磁传感器的时刻都可以通过计算获得，因此，各传感器的启动时刻都可以得到。
[0061]第二种情况，由于特殊的原因例如装置的结构设计包括电机、轴承、轮毂等设计，不能保证纸币在装置的通道中稳定移动。对射传感器探测到纸币进入其探测范围的时刻，进而得到纸币进入第一图像传感器的时刻。第一图像传感器根据检测到纸币时的信号突变得到了纸币进入其探测范围的准确时刻，进而计算纸币进入磁传感器的时刻。磁传感器根据检测到纸币时的信号突变得到了纸币进入其探测范围的准确时刻，进而计算纸币进入第二图像传感器的时刻。通过检测传感器识别纸币时产生的信号突变，来确定纸币进入传感器的准确时间原理，如图3所示，标识的位置即纸币进入时刻。
[0062]其次，本发明装置检测通道中异物的原理为:利用图像传感器组替代减少的两组对射传感器的异物检测功能，在机械静状态下应用图像传感器组获取行信号，利用行信号的特点，判断装置内是否存在异物。一组对射传感器是由若干传感器组成，他们之间有一定的间隔距离，而图像传感器是由连续的感光元件组成，感光元件的间隔可以忽略不计，如果异物小于一组对射传感器中的各传感器间的间隔，对射传感器就很有可能无法检测到异物，那么图像传感器检测到异物的准确度要明显高于对射传感器。
[0063]图像传感器采集图像信号的原理:图像传感器触发一次采集一行图像信息，纸币在装置通道移动，图像传感器按一定频率触发，采集多行信号，便可得到一定分辨率的完整纸币图像信号。
[0064]如图4所示，图像传感器按频率f (Hz)触发，采集行信号，纸币以速度V (m/s)匀速直线运动，图像的纵向分辨率为0.025f/v (dpi)(每英寸扫描的点数)。图像传感器组采集到的图像信号如图5所示。
[0065]本发明在保持纸币高速识别装置的纸币识别速度和精度前提下，利用图像传感器组代替减少的两组对射传感器的主要功能，对装置内部进行异物检测，增强了异物检测的准确度；减少了传感器的数目，进而降低了电路板设计、元器件布局的复杂度，缩小了纸币高速识别装置的体积，降低了装置的制造成本。
[0066]基于上述纸币高速识别装置，本发明实施例公开了一种异物检测方法
[0067]参见图6，所述方法包括:
[0068]S1、纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数；
[0069]检测装置内是否有异物时，纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号。图像传感器组优选的为:第一图像传感器和第二图像传感器，因此，形成两组阵列信号。
[0070]η为I时，图像传感器只采集了一行信号，形成的是一维阵列信号，判断异物过程比较简便，但是信号采集过程可能因为系统环境的影响(如电场、磁场、机械运动的影响)产生的噪声，如图10，从而导致误判。
[0071]为了提高检测的精确度，图像传感器需要采集更多的信号，η大于I时，图像传感器采集η行信号，形成二维阵列信号，这时使用高频滤波方式，去除二维阵列中的随机信号。
[0072]S2、检测阵列信号中的连通域，选出面积最大的连通域；
[0073]η为I时，检测一维阵列信号中大于O的点集合，选出面积最大的连通域。[0074]η大于I时，检测二维阵列信号中的连通域，选出面积最大的连通域。
[0075]S3、计算所述面积最大的连通域的高度，若高度大于阈值，则判断检测到异物，否贝U，判断没有检测到异物。
[0076]η为I时，判断一维阵列信号是否存在非O的连续点的集合，若否，判断没有检测到异物，若是，判断检测到异物。
[0077]η大于I时,计算面积最大连通域占的高度h,如果高度h大于阈值H (例如，阈值设为10)，判断装置检测到异物，否则，判断没有检测到异物。
[0078]同样基于上述纸币高速识别装置，本发明实施例公开了另一种检测异物的方法；
[0079]参见图7，所述方法包括:
[0080]S1、纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数；
[0081]η为I时，图像传感器只触发一次，采集一行信号，形成一维阵列信号。
[0082]η大于I时，图像传感器触发η次，采集η行信号，形成二维阵列信号，这时使用高频滤波方式，去除二维阵列中的随机信号。
[0083]S2、检测阵列信号中的连通域，计算连通域的高度；若所述高度小于阈值，则继续检测、计算阵列信号中的其他连通域的高度，直到检测完阵列信号中的连通域，则判断没有检测到异物，否则，若高度大于阈值，则判断检测到异物，结束该流程。
[0084]η为I时，检测一维阵列信号中存在的值为非O的连续点的集合，若是，判断检测到异物，若否，判断没有检测到异物。
[0085]η大于I时,参考图8, Al、选定阵列信号中的一行信号；
[0086]Α2、从左往右检测非O点，令其作为连通域的起始点，计算连通域的高度，若高度非0，执行A3 ;如果没有检测到非O点，继续从下一行信号中检测，执行Α2，直到检测完所有行；
[0087]A3、检测当前点下方(y坐标加I)的点是否为O,如果不为O,将下方的点置为当前点，高度增I，重新进入第A3步,如果为O,执行A4 ；
[0088]A4、检测当前点右方(X坐标加I)的点是否为0，如果不为0，将右方的点置为当前点，执行A3，如果为0，执行A5 ；
[0089]A5、如果高度大于阈值，则判断检测到异物；如果高度小于阈值，则继续寻找其他连通域的起始点，执行A2。
[0090]因为图像传感器扫描的信号是相对稳定的，实际应用中只需要搜索前面10行信号，已经可以满足异物检测的精度。
[0091]下面，列举出上述异物检测方法的三个典型情况的过程模拟:
[0092]如图9所示，第一种情况、无异物的检测情况模拟。
[0093]如a所示装置内无异物，b为无异物时图像传感器组获得的信号图像，c为无异物时图像传感器组获得的信号图像滤波后得到的信号图像，d为获得c中面积最大的连通域。面积最大的连通域是噪声引起的，其面积很小，高度不满足条件，判断无异物。
[0094]如图10所示，第二种情况，装置中留有纸币，纸币的大部分贴着图像传感器。
[0095]如a所示，装置内残留纸币，纸币的大部分贴着图像传感器，b为图像传感器在纸币的大部分贴着图像传感器时获得的信号图像，c为信号图像滤波后得到的信号图像，d为获得面积最大的连通域及其高度图像。扫描出来的图像中的连通域呈宽度较宽的矩形区域，其高度满足条件，判断有异物。
[0096]如图11所示，第三种情况，装置中存在小块异物，如纸屑，其贴在图像传感器的部分较少。
[0097]图a为所示，装置内残留小块纸片，其贴在图像传感器的部分较少，b为图像传感器在装置内残留小块纸片时，获得的信号图像，c为b滤波后得到的信号图像，d为获得面积最大的连通域及其高度图像。扫描出来图像中的连通域呈宽度较窄的矩形区域，其高度也满足条件，判断检测到异物。
[0098]图像传感器的相关技术已经较成熟地应用于现在的装置，本文提出的改进方法，可直接利用现有技术，在其基础上升级，无需更改信号图像传感器系统的软硬件架构的设计方案，只需修改检测算法的部分，极大地节省设计开发成本。
[0099]本发明提出了一种纸币高速识别装置及其异物检测方法，精简了两组对射传感器，利用现有的图像传感器对装置内部运动纸币(其它介质)进行检测，以及对装置内部进行静态异物检测，从而保持现有装置的纸币识别速度和精度，并且增强异物检测的准确度。精简了两组对射传感器后，简化了识别装置的结构，缩小装置的体积，实际应用中，装置设计的长度、高度都比现有方案减小了 1/5，制造成本明显下降。
[0100]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或
者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，
并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0101]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种纸币高速识别装置，其特征在于，包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器； 所述图像传感器组用于识别纸币的初始信息和根据所述初始信息，识别纸币的图像真伪信息，以及检测所述装置是否存在异物； 所述磁传感器用于根据所述初始信息，识别纸币的磁真伪信息； 所述对射传感器用于探测纸币进入其内的时刻。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像传感器组包括；第一图像传感器和第二图像传感器； 所述第一图像传感器识别纸币的初始信息，以及检测所述装置是否存在异物；所述第二图像传感器根据所述初始信息，识别纸币的图像真伪信息，以及检测所述装置是否存在异物。
3.—种检测异物方法，其特征在于，基于纸币高速识别装置，所述装置包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器； 所述方法包括: 纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数； 检测阵列信号中的连通域，选出面积最大的连通域； 计算所述面积最大的连通域的高度，若高度大于阈值，则判断检测到异物，否则，判断没有检测到异物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述η大于1，所述阵列信号为二维阵列信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在检测阵列信号中的连通域之前还包括: 使用高频滤波的方式去除二维阵列信号中的随机噪声。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述η为1，所述阵列信号为一维阵列信号。
7.—种检测异物方法，其特征在于，基于纸币高速识别装置，所述装置包括:传输通道、图像传感器组、磁传感器、一组对射传感器； 所述方法包括: 51、纸币高速识别装置进入异物检测模式，触发图像传感器组η次，获取η行信号，形成阵列信号，所述η为正整数； 52、检测阵列信号中的连通域，计算连通域的高度；若所述高度小于阈值，则继续检测、计算阵列信号中的其他连通域的高度，直到检测完阵列信号中的连通域，则判断没有检测到异物，否则，若高度大于阈值，则判断检测到异物，结束该流程。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述η大于1，所述阵列信号为二维阵列信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述S2为: Al、选定阵列信号中的一行信号； Α2、从左往右检测非O点，令其作为连通域的起始点，计算连通域的高度，若高度非O，执行A3 ;如果没有检测到非O点，继续从下一行信号中检测，执行Α2，直到检测完所有行； A3、检测当前点下方的点是否为O,如果不为O,将下方的点置为当前点，高度增I,重新进入第A3步,如果为O,执行A4 ； A4、检测当前点右方的点是否为O,如果不为O,将右方的点置为当前点,执行A3,如果为O，执行A5 ； A5、如果高度大于阈值，则判断检测到异物；如果高度小于阈值，则继续寻找其他连通域的起始点，执行A2。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述η为1，所述阵列信号为一维阵列信号。`
【文档编号】G07D7/20GK103593907SQ201310553957
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】刘思伟, 梁添才, 陈定喜, 崔莹 申请人:广州广电运通金融电子股份有限公司