一种纸币的图像边界提取方法及装置与流程

本发明实施例涉及纸币识别技术，尤其涉及一种纸币的图像边界提取方法及装置。

背景技术：

在经济日益发展的今天，日现金交易量急剧增加，如何能对纸币进行快速而准确的识别已经成为纸币识别技术领域的亟待解决的问题。

图像边缘(边界)提取是纸币识别技术中的重要环节，可通过对纸币中特定图像边缘的提取来获取纸币的重要信息，如纸币面额。图像边缘，即图像灰度变化率最大的地方(图像灰度值变化最剧烈的地方)。边缘提取就是要保留图像的灰度变化剧烈的区域。现有的大部分边缘提取方法在背景简单的情况下基本能够准确提取，但是一旦涉及到特定的情况或者背景比较复杂的情况下，边缘提取的准确度会大幅下降，甚至会导致提取失败。

对于纸币来说，为了增加伪造的难度，纸币上会包含年份、面额、背景花纹以及防伪标识等多种图案，且多数图案位置紧凑，对特定图像边缘的提取容易受其它图案的干扰，此外，纸币上的笔迹或污迹等也会增加边界提取的难度，因此，如何在纸币识别过程中特定的情况或者纸币图像背景复杂等情况下成功提取图像边缘仍然是一个技术难题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种纸币的图像边界提取方法及装置，以实现提高纸币识别过程中面额图像边界提取的准确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种纸币的图像边界提取方法，包括：

获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域；

将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域；

对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点；

根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

进一步的，所述待识别纸币图像包括待识别纸币的正面图像和反面图像。

进一步的，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还包括：

根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。

进一步的，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还包括：

获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息；

根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。

进一步的，所述预设面额数字边界特征包括预设面额图像中数字图像边界处的前景点和背景点的分布特征。

第二方面，本发明实施例还提供了一种纸币的图像边界提取装置，该装置包括：

灰度图获取模块，用于获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域；

图像处理模块，用于将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域；

扫描识别模块，用于对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点；

图像边界提取模块，用于根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

进一步的，所述待识别纸币图像包括待识别纸币的正面图像和反面图像。

进一步的，还包括：

面额确定模块，用于在所述图像边界提取模块提取所有面额数字的图像边界之后，根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。

进一步的，还包括：

位置获取模块，用于在所述图像边界提取模块提取所有面额数字的图像边界之后，获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息；

面向确定模块，用于根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。

进一步的，所述预设面额数字边界特征包括预设面额图像中数字图像边界处的前景点和背景点的分布特征。

本发明实施例通过利用边界特征，对待识别图像的边界进行提取，解决纸币币面图像花纹紧凑复杂，对纸币的面额信息识别困难的技术问题，实现提高纸币识别过程中面额图像边界提取的准确度的效果。

附图说明

图1a是本发明实施例一中提供的纸币的图像边界提取方法的流程图；

图1b是本发明实施例一提供的面额候选区域二值化图像示意图；

图1c是本发明实施例一提供的第一面额数字区域边界扫描结果示意图；

图1d是本发明实施例一提供的第二面额数字区域边界扫描结果示意图；

图1e是本发明实施例一提供的面额数字“0”扫描结果对照示意图；

图2是本发明实施例二中提供的纸币的图像边界提取方法的流程图；

图3a是本发明实施例三中提供的纸币的图像边界提取方法的流程图；

图3b是本发明实施例三提供的纸币面向的确定方法示意图；

图4是本发明实施例四提供的纸币的图像边界提取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1a是本发明实施例一提供的纸币的图像边界提取方法的流程图，本实施例可适用于根据纸币的图像边界提取来识别图像的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的纸币的图像边界提取装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于金融交易设备中。

如图1a所示，所述纸币的图像边界提取方法包括：

s110、获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域。

其中，灰度图是一种具有从黑到白256级灰度色域或等级的单色图像，黑色的灰度等级最低，为0，白色灰度等级最高，为255，灰度等级也可以称为灰度值。面额候选区域可以是在待识别纸币图像中，可能包含纸币的面额图像信息的区域。例如在100元人民币的币面上，有多个“100”字样图案，且当纸币的放置方式不同时(如正面正向、正面反向、反面正向和反面反向)，“100”字样图案出现的位置也可能不同，面额候选区域可以包括所有可能出现“100”字样的位置区域。目标区域是在多个面额候选区域中“100”字样图案所在的区域，可理解为当前选取的待识别区域。当对多个面额候选区域进行逐一判断选定时，则目标区域可以包含一个面额候选区域；当对多个面额候选区域进行同时判断选定时，则目标区域可以包含两个或者多个面额候选区域。目标区域的获取方式可以是，在得到纸币的灰度图之后，对面额候选区域进行截取来获得面额候选区域的灰度图，再通过设定的判断方式来选定目标区域。具体的，可根据面额候选区域在整张纸币中的相对位置信息来进行灰度图的截取。可以理解的是，对于不同面额的纸币来说，面额候选区域的位置可能不同，而对于同一版本的人民币来说，面额候选区域在整张纸币中的相对位置一般是相同的，因此，也可先对纸币版本进行识别，以确定对应的面额候选区域。

本实施例中，获取纸币的灰度图的方式有多种，可以是通过扫描来获取纸币的图像之后，再进行灰度图处理，得到纸币的灰度图。

s120、将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域。

其中，二值化图像是在灰度图中，只包含黑点(灰度值为0的像素点)和白点(灰度值为255的像素点)的图像。将灰度图转化为二值化图像的方法有很多种，例如可以是利用p参数法，就是设置转化后前景点在总像素点个数中的百分数。如p为20％，就是在整个二值化图像中，前景点的个数是总像素点的20％。如前景点为黑色，图像的总像素点为1000个，那么二值化图像中，黑点的个数为200个。预设分区规则是指，根据现有的人民币币面上表征人民币面额的数字图案，再结合该图案在目标区域中的位置进行分区。例如，当假设待识别纸币为100元人民币时，就可以将目标区域分出三个面额数字区域，当假设待识别纸币为50元人民币时，就可以将目标区域分出两个面额数字区域，当假设待识别纸币为5元人民币时，就可以将目标区域分出一个面额数字区域。每个分区就是一个面额数字区域，针对现有纸币面额，面额数字区域至少可以是一个，最多可以是大于三个，例如，对应以后可能出现的1000元面额的纸币来说，面额数字区域就可以是四个。可以理解的是，对于现有的自动存取款机等金融自助设备来说，一般仅支持100元纸币，所以可默认待识别纸币为100元纸币；对于自动售卖机等设备，可对客户使用不同面额纸币的情况进行统计，根据统计结果来确定假设面额的顺序，也可根据商品的售价来确定假设面额的顺序等。

示例性的，图1b是本发明实施例一提供的面额候选区域二值化图像示意图。如图1b所示，面额数字区域包括第一面额数字区域111、第二面额数字区域112和第三面额数字区域113。由于现有纸币的面额不同，纸币的大小也不同，所以可以根据纸币的大小确定面额候选区域的大小和位置，以及确定面额数字区域的大小和个数。

s130、对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点。

其中，预设方向可以是从下到上、从左到右和从上到下方向中的一个方向或者多个方向的组合。其中，每种扫描方向对应不同位置的面额数字区域。当设定的扫描方向是从下到上时，面额数字区域的选择可以如图1b所示。当扫描方向为从上到下时，可以对面额数字的上边界所在位置进行扫描，相应的，面额数字区域可以在面额数字上方包括面额数字上边界的位置。由于现行纸币面额中，当面额为两位以上的数字时，除首位数字外，其他位数字均为“0”，所以在面额数字图案很近的情况下，对于每个分区从下到上或者从上到下进行扫描仍不能识别面额数字的，可以通过在首位数字左侧包含数字左侧边界的位置设置面额数字区域，对首位数字的从左到右扫描进行纸币面额的判断。预设面额数字边界特征是指，根据现有的纸币面额数字图案边界的一些便于与纸币币面其他图案和花纹区分的特征。例如，面额数字边界特征可以是，有一条细线围绕在面额数字线条外部，并且和数字线条的距离始终保持不变，这就是一种可以与其他图案区分的面额数字边界特征。当对面额数字区域的二值化图像按照上述预设方向进行扫描时，首次出现符合这一边界特征的点确定为面额数字边界点。

示例性的，如图1b所示，面额数字区域包括第一面额数字区域111、第二面额数字区域112和第三面额数字区域113。其中面额数字区域适用于从下到上的扫描方式。具体的扫描方式可以是逐列或者并行的从下到上扫描。图1c是本发明实施例一提供的第一面额数字区域边界扫描结果示意图。如图1c所示，横坐标为当前面额数字区域的像素点列数，纵坐标为面额候选区域内从上向下的像素点的个数，也称为高度。对于第一面额数字区域111从左向右逐列扫描时，第1列和第2列均未扫描到符合预设面额数字边界特征，返回高度值为0。第3列从下到上扫描到前景点后，上方出现2-4个后景点之后，上方又出现前景点，符合预设面额数字边界特征的点，返回第一次出现前景点的高度104。其中，高度可以是在面额候选区域中从上向下的像素点的个数。第3列以后一直到第46列，均符合预设面额数字边界特征，其中第22列和第25列返回高度值为100。当扫描到第47列时，出现前景点后，上方超过4个像素点没有再次出现前景点，即认为该点是噪声影响，返回高度值为0，到第48列和第49列仍然能够出现符合预设面额数字边界特征的前景点，返回正常的高度值104。第50列以后没有符合预设面额数字边界特征的点，返回高度值为0，这样，返回的高度值就大概一致。在有噪声干扰的情况下就可以确定第一面额数字区域的下边界点。对于第二面额数字区域112，预设面额数字边界特征是相同的，即为寻找前景点，该前景点上面有2-4个背景点，并且背景点上面有前景点，则认为该点为第二面额数字区域的下边界点。

由于现行纸币面额中，当面额为两位以上的数字时，除首位数字外，其他位数字均为“0”，所以在对非首位面额数字进行识别时，应以确定面额数字“0”的边界点为主。由于根据面额数字区域圈定的范围一般为面额数字的下边界或者上边界，而这一部分的面额数字“0”的边界特征主要以递减到递增或者递增到递减变化为主，所以结合面额边界识别的经验，突变值都不能超过±2。即当对于前一列返回的高度值为100时，后一列返回的高度值在98到102之间则标记为边界点，当返回高度值大于102或者小于98则视为突变点。图1d是本发明实施例一提供的第二面额数字区域边界扫描结果示意图。如图1d所示，横坐标为当前面额数字区域的像素点列数，纵坐标为面额候选区域内从上向下的像素点的个数，也称为高度。其中，有一部分出现了锯齿状的下陷突变121，返回的高度值大致在95到103之间。经分析可能是在第二面额数字区域112中，因为在面额数字下边界上围绕在面额数字线条外部细线出现断点，该下边界点不符合预设面额数字边界特征，所以不能识别出该下边界点的高度，而是继续向上扫描，直到扫描到面额数字内部与围绕在面额数字线条外部细线之间符合预设面额数字边界特征，例如面额数字“0”的内边界。这也是预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点的原因。而对于图1d中的上升突变122，第46、47列出现返回高度值位113，明显脱离了其他列的统计结果，所以分析可能是该数字下面的其他图案造成的干扰。较多列的返回高度值是从100到105递增之后又递减到102的，呈现为“凸”字形，并且相对于其他部分较稳定，所以确定为下边界点。

第三面额数字区域113下边界的扫描也按照上述第一、第二面额数字区域的方法进行扫描和返回高度值。

优选的，图1e是本发明实施例一提供的面额数字“0”扫描结果对照示意图。本实施例提供了一种对面额数字“0”以及与“0”具有类似下边界特征的面额数字的识别对照图像。如图1e所示，横坐标为当前面额数字区域的像素点列数，纵坐标为面额候选区域内从上向下的像素点的个数，也称为高度。其中x对应像素点列数，y对应返回面额数字边界点的高度值。在对于出现类似“凸”字形或者“凹”字形图案时候，例如对数字“3”、“5”、“6”或者“8”的下边界进行扫描时，可以对照本图中的像素点列数与返回高度值之间的特征来确定该面额数字的下边界点。

s140、根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

根据所确定的面额数字边界点的高度与特征，例如，对于下边界点的高度基本一致的，则将高度一致的点提取为面额数字的图像边界点，其他的点视为噪声干扰。对于下边界出现递增和/或递减的点，则标记符合当前递增或者递减规律的点为边界点，而且递增和/或递减的高度差不应过大，其他点视为噪声干扰。

本实施例通过对可能出现纸币面额数字图像的区域进行处理和扫描，把区域内出现符合面额数字边界特征的点作为面额数字边界点。解决纸币币面图像花纹紧凑复杂，对纸币的面额信息识别困难的技术问题，实现提高纸币识别过程中面额图像边界提取的准确度的效果。

在上述技术方案的基础上，所述待识别纸币图像包括待识别纸币的正面图像和反面图像。这样设置的好处在于可以解决纸币面向不一致时，对纸币单面扫描面额候选区域不能够包含纸币面额数字图像的问题。避免了因面额候选区域无法识别出纸币面额数字图像而报错，实现了全面并准确的对纸币面额数字边界进行提取和识别。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的纸币的图像边界提取方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还增加了根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。

如图2所示，所述纸币的图像边界提取方法包括：

s210、获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域。

s220、将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域。

s230、对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点。

s240、根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

s250、根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。

根据扫描结果确定图像边界后，可以结合现有纸币的一些信息，例如现有人民币100元的面额数字的下边界会出现，第一面额数字区域为同一高度，第二、第三面额数字区域为“凸”字形渐变的特征，则可以确定当前待测纸币的面额为100元。也可以根据人民币100元的面额数字的上边界特征来确定当前待测纸币的面额。

本实施例在上述实施例的基础上，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还增加了根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。达到了根据提取的面额数字边界点确定待测纸币面额的效果

实施例三

图3a是本发明实施例三提供的纸币的图像边界提取方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还提供了获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息；根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。

如图3a所示，所述纸币的图像边界提取方法包括：

s310、获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域。

s320、将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域。

s330、对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点。

s340、根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

s350、获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息。

其中，位置信息包括在正面图像的具体位置或反面图像的具体位置。

s360、根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。

其中，纸币的面向包括正面正向、正面反向、反面正向和反面反向四种情况。确定提取到的图像边界所处面额候选区域的位置，就可以根据现有纸币的目标区域的位置和目标区域在纸币的面向，判断出待测纸币的面向。

示例性的，图3b是本发明实施例三提供的纸币面向的确定方法示意图。如图3b所示，以人民币100元纸币为例，面额数字11所在的位置为纸币的正面，中心偏左上方。在对纸币进行扫描和处理后，当待测纸币的币面13为正面时，若在第一面额候选区域131位置提取到的面额数字图像边界，则可确定待测纸币的面向是正面正向。当待测纸币的币面13为正面时，若在第而面额候选区域132位置提取到的面额数字图像边界，则可确定待测纸币的面向是正面反向。当待测纸币的币面13为反面图像时，若在第一面额候选区域131位置提取到的面额数字图像边界，则可确定待测纸币的面向是反面正向。当待测纸币的币面13为反面图像时，若在第而面额候选区域132位置提取到的面额数字图像边界，则可确定待测纸币的面向是反面反向。

本实施例在上述实施例的基础上，在根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界之后，还提供了获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息；根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。通过提取到的图像边界，确定纸币的面向信息，可以在图像边界提取之后直接进行纸币面向信息的判断，达到了简化纸币识别过程的效果。

在上述技术方案的基础上，所述预设面额数字边界特征包括预设面额图像中数字图像边界处的前景点和背景点的分布特征。

这样设置的好处在于明确待识别边界点提取条件。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的纸币的图像边界提取装置的结构示意图。如图4所示，所述纸币的图像边界提取装置，包括：

灰度图获取模块410，用于获取待识别纸币图像中的目标区域的灰度图，其中，所述目标区域包括至少一个面额候选区域；

图像处理模块420，用于将所述灰度图转化为二值化图像，并按照预设分区规则在所述二值化图像中划分出至少一个面额数字区域；

扫描识别模块430，用于对于每个面额数字区域，按照预设方向进行扫描，将在所述预设方向上首次出现的符合预设面额数字边界特征的点确定为面额数字边界点；

图像边界提取模块440，用于根据所确定的面额数字边界点提取所有面额数字的图像边界。

本实施例通过对可能出现纸币面额数字图像的区域进行处理和扫描，把区域内出现符合面额数字边界特征的点作为面额数字边界点。解决纸币币面图像花纹紧凑复杂，对纸币的面额信息识别困难的技术问题，实现提高纸币识别过程中面额图像边界提取的准确度的效果。

在上述各实施例的基础上，所述待识别纸币图像包括待识别纸币的正面图像和反面图像。

在上述各实施例的基础上，还包括：

面额确定模块，用于在所述图像边界提取模块提取所有面额数字的图像边界之后，根据提取到的图像边界确定所述所有面额数字对应的纸币面额。

在上述各实施例的基础上，还包括：

位置获取模块，用于在所述图像边界提取模块提取所有面额数字的图像边界之后，获取提取到的图像边界所处面额候选区域的位置信息；

面向确定模块，用于根据所述位置信息确定所述待识别纸币的面向。

在上述各实施例的基础上，所述预设面额数字边界特征包括预设面额图像中数字图像边界处的前景点和背景点的分布特征。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。