本发明实施例涉及动感安全线技术，尤其涉及一种基于动感安全线的验钞方法、装置、验钞机和存储介质。
背景技术：
动感安全线又称motion安全线，它是一种用于纸币上的基于微光学的材料，它的图像可以根据视角的变化而发生改变，这种变化的动态影像可以根据图像的外观和倾斜角度及方向的变化而变化，即使在昏暗的灯光下也可以察觉。动感安全线作为一种植入性的防伪技术手段，在钞票纸的制造过程中融入到纸张本身中去，这就意味着其将作为钞票的一部分，伴随着钞票一生履行它的安全防伪功能，直到钞票消失。
但是，目前对动感安全线的识别属于人眼观察特征，无法通过机器对动感安全线进行识别，进而确定纸币的真伪。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种基于动感安全线的验钞方法、装置、验钞机和存储介质，以实现动感安全线的颜色和图案的同时检测，提高纸币检验的效率和准确率。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于动感安全线的验钞方法，包括：
当待检测的纸币通过时，分别在两种颜色灯光的照射下通过两个摄像头采集所述纸币的四帧图像，所述两个摄像头设置的拍摄角度不同；
从所述四帧图像中分别截取动感安全线所在区域的图像，并统计各截取图像的灰度数据；
根据同一摄像头在不同颜色灯光的照射下采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在两种颜色灯光的照射下分别呈现出的颜色的相似度；
根据同一颜色灯光的照射下两个摄像头采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在不同角度分别呈现出的图案的相似度；
若所述颜色的相似度和所述图案的相似度在预设的真钞相似值范围内，则确定所述纸币是真钞。
可选的，所述两种颜色灯光包括第一颜色灯光和第二颜色灯光，所述两个摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述四帧图像包括在所述第一颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第一图像，在所述第一颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第二图像，在所述第二颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第三图像和在所述第二颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第四图像。
可选的，所述灰度数据包括对应于所述第一颜色灯光的灰度数据或对应于所述第二颜色灯光的灰度数据。
可选的，所述根据同一摄像头在不同颜色灯光的照射下采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在两种颜色灯光的照射下分别呈现出的颜色的相似度，包括：
根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度；及，
根据所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度。
可选的，所述根据同一颜色灯光的照射下两个摄像头采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在不同角度分别呈现出的图案的相似度，包括：
根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度；及，
根据所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度。
可选的，所述第一颜色灯光为红色灯光，所述第二颜色灯光为绿色灯光。
可选的，所述第一摄像头设置的拍摄角度为90°，所述第二摄像头设置的拍摄角度为30°。
可选的，所述颜色的相似度采用马氏距离表示，所述图案的相似度采用欧氏距离表示。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于动感安全线的验钞装置，包括：
拍摄模块，用于当待检测的纸币通过时，分别在两种颜色灯光的照射下通过两个摄像头采集所述纸币的四帧图像，所述两个摄像头设置的拍摄角度不同；
统计模块，用于从所述四帧图像中分别截取动感安全线所在区域的图像，并统计各截取图像的灰度数据；
颜色计算模块，用于根据同一摄像头在不同颜色灯光的照射下采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在两种颜色灯光的照射下分别呈现出的颜色的相似度；
图案计算模块，用于根据同一颜色灯光的照射下两个摄像头采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在不同角度分别呈现出的图案的相似度；
处理模块，用于若所述颜色的相似度和所述图案的相似度在预设的真钞相似值范围内，则确定所述纸币是真钞。
可选的，所述两种颜色灯光包括第一颜色灯光和第二颜色灯光，所述两个摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述四帧图像包括在所述第一颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第一图像，在所述第一颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第二图像，在所述第二颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第三图像和在所述第二颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第四图像。
可选的，所述灰度数据包括对应于所述第一颜色灯光的灰度数据或对应于所述第二颜色灯光的灰度数据。
可选的，所述颜色计算模块，具体用于根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度；及，根据所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度。
可选的，所述图案计算模块，具体用于根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度；及，根据所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度。
可选的，所述第一颜色灯光为红色灯光，所述第二颜色灯光为绿色灯光。
可选的，所述第一摄像头设置的拍摄角度为90°，所述第二摄像头设置的拍摄角度为30°。
可选的，所述颜色的相似度采用马氏距离表示，所述图案的相似度采用欧氏距离表示。
第三方面，本发明实施例提供了一种验钞设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
摄像头，用于采集图像；
led灯，用于提供拍摄图像的光线；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述第一方面中任一所述的基于动感安全线的验钞方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种包含可执行指令的存储介质，所述可执行指令在由处理器执行时用于执行如上述第一方面中任一所述的基于动感安全线的验钞方法。
本发明实施例通过双角度拍摄纸币以检测动感安全线的图案的变化，通过双色光照射纸币以检测动感安全线的颜色的变化，实现动感安全线的颜色和图案的同时检测，提高纸币检验的效率和准确率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的基于动感安全线的验钞方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的基于动感安全线的验钞装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种验钞机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例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实施例，而非对本发明实施例的限定。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实施例相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的基于动感安全线的验钞方法的流程图，本实施例可适用于对植入了动感安全线的纸币进行真伪检验的情况，该方法可以由验钞机来执行，具体包括如下步骤：
步骤101、当待检测的纸币通过时，分别在两种颜色灯光的照射下通过两个摄像头采集纸币的四帧图像，该两个摄像头设置的拍摄角度不同；
由于动感安全线在不同的角度下会发生颜色和图案的变化，因此检测其图案的变化就需要两个角度的观看图像，而为了更好的凸显动感安全线颜色的变化就需要采用两种反射光。本发明实施例从两个角度采集纸币的图像，即验钞机上有两个摄像头，优选为其中一个摄像头从垂直方向，以90°的角度对纸币进行拍摄，另一个摄像头从侧面方向，以30°的角度对纸币进行拍摄。同时验钞机上有led灯，可以打出两种颜色的灯光，优选为一个红色灯光，一个绿色灯光。让两个摄像头分别在两种颜色灯光(红光和绿光)下对纸币进行拍摄，这样可以采集到四帧图像，包括在第一颜色灯光的照射下第一摄像头采集到的第一图像(红光下以90°拍摄的图像)，在第一颜色灯光的照射下第二摄像头采集到的第二图像(红光下以30°拍摄的图像)，在第二颜色灯光的照射下第一摄像头采集到的第三图像(绿光下以90°拍摄的图像)和在第二颜色灯光的照射下第二摄像头采集到的第四图像(绿光下以30°拍摄的图像)。
步骤102、从四帧图像中分别截取动感安全线所在区域的图像，并统计各截取图像的灰度数据；
摄像头拍摄所得是纸币的完整图像，而为了减少计算量可以只截取完整图像中的动感安全线所在区域的图像，具体截取的范围视待检测的纸币而定，例如，美元、英镑、韩元等视其动感安全线设计的位置而确定需要截取的区域，统计各截取图像的灰度数据，包括对应于第一颜色灯光的灰度数据或对应于第二颜色灯光的灰度数据，即第一图像和第二图像在红光下拍摄，那么从第一图像和第二图像中截取的图像统计其红光对应的灰度数据hr(包括灰度分布、灰度值等)，第三图像和第四图像在绿光下拍摄，那么从第三图像和第四图像中截取的图像统计其绿光对应的灰度数据hg(包括灰度分布、灰度值等)。
步骤103、根据同一摄像头在不同颜色灯光的照射下采集的两帧图像的灰度数据计算动感安全线在两种颜色灯光的照射下分别呈现出的颜色的相似度；
根据第一图像中对应于第一颜色灯光的灰度数据和第三图像中对应于第二颜色灯光的灰度数据计算动感安全线分别在第一颜色灯光和第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度；及，根据第二图像中对应于第一颜色灯光的灰度数据和第四图像中对应于第二颜色灯光的灰度数据计算动感安全线分别在第一颜色灯光和第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度。
本发明实施例以同一摄像头在两种颜色灯光下拍摄的图像作比较，理论上同一角度分别在两种颜色灯光的照射下对纸币进行拍摄，根据动感安全线的特性其会呈现出两种颜色来，因此将第一图像和第三图像分作一组进行比较，将第二图像和第四图像分作一组进行比较。滑动组内的两个灰度数据，将最佳匹配位置得到的数据记做两个颜色分别对应的向量vr和vg，计算这二者的相似度，其中两个灰度数据可以看做两个一维矩阵l和k，假设k位置固定，将l逐次滑动，通过以下公式计算每次滑动的匹配度，计算结果取最高值对应的l和k即为最佳位置。
本发明实施例优选采用马氏距离(mahalanobisdistance)表示动感安全线的颜色的相似度，该值越大表示颜色的差异性越大。
步骤104、根据同一颜色灯光的照射下两个摄像头采集的两帧图像的灰度数据计算动感安全线在不同角度分别呈现出的图案的相似度；
根据第一图像中对应于第一颜色灯光的灰度数据和第二图像中对应于第一颜色灯光的灰度数据计算动感安全线分别在第一摄像头和第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度；及，根据第三图像中对应于第二颜色灯光的灰度数据和第四图像中对应于第二颜色灯光的灰度数据计算动感安全线分别在第一摄像头和第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度。
本发明实施例以同一颜色灯光照射下两个摄像头拍摄的图像作比较，理论上以不同角度对纸币进行拍摄，根据动感安全线的特性其会呈现出不同图案来，因此将第一图像和第二图像分作一组进行比较，将第三图像和第四图像分作一组进行比较。采用sobel算子分别得到图案边缘的差分图像sr和sg，计算二者的相似度，其中sobel算子是像素图像边缘检测算法中最重要的算子之一，是一个离散的一阶差分算子，用于计算图像亮度函数的一阶梯度的近似值，在图像的任何一点使用该算子，就会产生该点对应的梯度矢量或是其法矢量。本发明实施例优选采用欧氏距离表示动感安全线的图案的相似度，该值越大表示图案的差异性越大。
步骤105、若颜色的相似度和图案的相似度在预设的真钞相似值范围内，则确定纸币是真钞。
预先通过大量的真钞动感安全线的颜色和图案的相关数据的分析和统计可以得出真钞以不同颜色或不同角度拍摄其动感安全线呈现出来的相似度范围，那么以此范围为参考阈值，只要待检测的纸币的颜色的相似度和图案的相似度落在该范围内，就表示该纸币是真钞。而真钞相似值范围也并非一成不变的，在检测纸币的过程中，还可以采用逻辑回归法不断地对该范围进行更新，维护一个精准度不断提高的真钞相似值范围，以提高纸币检验的准确性。
本实施例的技术方案，通过双角度拍摄纸币以检测动感安全线的图案的变化，通过双色光照射纸币以检测动感安全线的颜色的变化，实现动感安全线的颜色和图案的同时检测，提高纸币检验的效率和准确率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的基于动感安全线的验钞装置的结构示意图，参照图2，该装置包括：拍摄模块11、统计模块12、颜色计算模块13、图案计算模块14和处理模块15，其中，拍摄模块11，用于当待检测的纸币通过时，分别在两种颜色灯光的照射下通过两个摄像头采集所述纸币的四帧图像，所述两个摄像头设置的拍摄角度不同；统计模块12，用于从所述四帧图像中分别截取动感安全线所在区域的图像，并统计各截取图像的灰度数据；颜色计算模块13，用于根据同一摄像头在不同颜色灯光的照射下采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在两种颜色灯光的照射下分别呈现出的颜色的相似度；图案计算模块14，用于根据同一颜色灯光的照射下两个摄像头采集的两帧图像的所述灰度数据计算所述动感安全线在不同角度分别呈现出的图案的相似度；处理模块15，用于若所述颜色的相似度和所述图案的相似度在预设的真钞相似值范围内，则确定所述纸币是真钞。
在上述技术方案的基础上，所述两种颜色灯光包括第一颜色灯光和第二颜色灯光，所述两个摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述四帧图像包括在所述第一颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第一图像，在所述第一颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第二图像，在所述第二颜色灯光的照射下所述第一摄像头采集到的第三图像和在所述第二颜色灯光的照射下所述第二摄像头采集到的第四图像。
在上述技术方案的基础上，所述灰度数据包括对应于所述第一颜色灯光的灰度数据或对应于所述第二颜色灯光的灰度数据。
在上述技术方案的基础上，所述颜色计算模块13，具体用于根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度；及，根据所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一颜色灯光和所述第二颜色灯光的照射下呈现出的颜色的相似度。
在上述技术方案的基础上，所述图案计算模块14，具体用于根据所述第一图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据和所述第二图像中对应于所述第一颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度；及，根据所述第三图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据和所述第四图像中对应于所述第二颜色灯光的灰度数据计算所述动感安全线分别在所述第一摄像头和所述第二摄像头各自的拍摄角度下呈现出的图案的相似度。
在上述技术方案的基础上，所述第一颜色灯光为红色灯光，所述第二颜色灯光为绿色灯光。
在上述技术方案的基础上，所述第一摄像头设置的拍摄角度为90°，所述第二摄像头设置的拍摄角度为30°。
在上述技术方案的基础上，所述颜色的相似度采用马氏距离表示，所述图案的相似度采用欧氏距离表示。
本发明实施例所提供的基于动感安全线的验钞装置可执行本发明任意实施例所提供的基于动感安全线的验钞方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种验钞机的结构示意图，如图3所示，该验钞机包括处理器20、存储器21、输入装置22、输出装置23、摄像头24和led灯25；验钞机中处理器20的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器20为例；验钞机中的处理器20、存储器21、输入装置22、输出装置23、摄像头24和led灯25可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器21作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于动感安全线的验钞方法对应的程序指令/模块。处理器20通过运行存储在存储器21中的软件程序、指令以及模块，从而执行验钞机的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于动感安全线的验钞方法。
存储器21可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器21可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器21可进一步包括相对于处理器20远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至验钞机。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置22可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与验钞机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置23可包括显示屏等显示设备。
摄像头24可包括两个摄像装置，其中一个可以从垂直方向，以90°的角度对纸币进行拍摄，另一个可以从侧面方向，以30°的角度对纸币进行拍摄。
led灯可打出两种颜色的灯光，一种可以是红色灯光，另一种可以是绿色灯光，这两种颜色灯光可以在摄像头对纸币进行拍摄时进行切换，以拍摄到不同颜色灯光照射下的纸币的图像。
实施例四
本发明实施例四还提供一种包含可执行指令的存储介质，其特征在于，所述可执行指令在由处理器执行时用于执行本发明任意实施例所提供的基于动感安全线的验钞方法的实施例所提供的祥光操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明实施例可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于动感安全线的验钞装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范围。
注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例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实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。