專利名稱：復合高技術驗鈔機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及下述四個領域光學和電子學領域、電子學信息處理技術領域、模糊數學及電子學信息處理技術領域及機械領域。
背景技術：
目前各國的鈔票防偽技術主要集中于特殊紙張(包括塑料紙)和防偽制版及印刷。目前大面值歐元、美元及新版人民幣主要采用變色油墨及全息技術。這是制偽者最不易仿制的特征，即使再下功夫，也會產生誤差(如變色油墨的仿制是極為困難的，即使借助現代電子配色技術，也難以模仿所有不同角度的變色效果)。而目前全世界現存的驗鈔技術主要是利用人眼、或借助光學、化學輔助手段來識別光學圖像(其本質是光學圖像識別)，較現代數字圖像處理技術(本質是計算機信號處理)的精度，在觀測效果上有極大的差別，而且難于實現自動化連續操作。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種運用高科技技術與傳統技術相結合，從而能夠精確判斷出鈔票的真偽的復合高技術驗鈔機。
本實用新型的目的是這樣實現的一種復合高技術驗鈔機，包括點鈔裝置，還包括攝像頭(A)，圖像處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結果顯示(D)、連續點鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；其中攝像頭(A)與圖像處理單元(B)及時鐘同步控制單元(E)連接，圖像處理單元(B)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(E)連接，匹配處理算法器(C)分別與門限分析算法單元及結果顯示(D)、時鐘同步控制單元(E)連接，門限分析算法單元及結果顯示(D)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(D)連接，、連續點鈔單元(F)與時鐘同步控制單元(E)連接。
——所述的攝像頭(A)的數量為2-4個。
——所述的圖像處理單元(B)是由采集圖像緩存區和整形采樣軟件存儲區(4MB RAM)、整形采樣處理單元、I/O接口或RS232及總線構成。
——所述的匹配處理算法器(C)是由適時采集的圖形矩陣緩存區和處理軟件的存儲區(4MB RAM)、預存的圖形矩陣存儲區(2MB ROM)、接受B模塊數據的I/O或RS232、匹配處理單元、輸出數據到D模塊的I/O或RS232以及總線構成。
——所述的門限分析算法單元及結果顯示(D)是由匹配處理后的圖形矩陣緩存區和處理軟件的存儲區(4MB RAM)、預存的門限向量存儲區(2MB ROM)、接受C模塊數據的I/O或RS232、門限處理及結果顯示單元、輸出數據到計算機終端的I/O或RS232以及總線構成。
本實用新型利用多項高技術手段，去連續同時仿真人眼，或仿真人利用輔助手段對這些特征的辨識(如對光辨識水印，變換角度辨識變色油墨和全息圖像的特征，放大檢測識別點和線，通過偏振光源檢測全息圖像)，不僅大大提高了辨識效率，降低人工成本，而且辨識精度較人眼和現存的驗鈔設備高出幾個數量級(如變色油墨和全息圖像在不同固定角度的顏色特征，如果采用圖像處理技術，其特征的數字化等級將高出人眼和偏振光檢測設備近千倍)，人眼和現存設備難以觀測的制偽效果，在復合高技術驗鈔機的檢測手段下將很容易暴露。
本實用新型是首次在世界上采用數字信息處理方法來檢驗鈔票，其設計思想來源于類似戰略導彈或巡航導彈末端制導所采用的地形匹配技術，和類似戰略預警雷達或機載攻擊雷達為判定警戒目標和攻擊目標所采用的動目標判定技術。該技術方案是將各種貨幣(如大面值美元、人民幣、歐元等)制偽者最不容易仿制的變色油墨圖像和全息光學圖像從光學圖像轉換成可供計算機處理的數字圖像，將待驗鈔票和標準鈔票的特征圖像作圖像匹配處理，再應用模糊數學的方法設置分析判定規則(算法)，以排除系統誤差、環境誤差和人為誤差的干擾，著重精確地判定鈔票的真偽。
圖8為本實用新型中的點鈔機的立體結構圖。
圖8中，1-點鈔裝置；11-入鈔口；111-凸輪；112-感測開關；12-出鈔口；121-葉輪；13-傳動馬達；131-第一皮帶輪；14-皮帶；15-第二批帶輪；151-第二齒輪；16-滾輪；161-第一齒輪；17-幣道；18-葉輪馬達。
由于上述驗鈔機的機械結構為現有技術，在此不再贅述。
2.由B，通過整形和采樣技術的圖形處理，形成既保留鈔票特征點的圖像特征，又壓縮數據量的向量信號或圖形矩陣(其中根據不同幣種和不同圖像特征定義向量信號或圖形矩陣是本發明的關鍵點之一)，具體圖形處理的示意圖見圖3。通過圖形處理軟件的整形處理，首先去除不需要的邊緣，使待處理向量成為所要求(根據不同幣種和面值)的標準矩陣。如100人民幣元鈔票，就是從164×220點陣(3.6萬像素)整形成81×181點陣。再通過采樣處理變成41×91點陣。
3.由C，設置一系列特定的算法，對適時采集的和預存的向量信號或圖形矩陣(這里有一個對不同種貨幣，如美元、歐元、人民幣等初始化預存儲的處理過程)進行匹配處理。這一系列算法是本發明的另一個關鍵點，其本質是以高出人眼或現存識別設備分辨率幾千倍甚至上萬倍的數字識別能力來比較待驗鈔票和標準鈔票RGB信號的差別，即紅、綠、藍的數字分色等級的差別。采用由特定匹配算法所編制的軟件處理，將產生可供門限處理的誤差信號。其示意圖見圖4。從圖4可以看出，在每個時鐘周期t內，圖形矩陣緩存區首先存入B模塊輸出的RGB特征向量，將該向量和預存在圖形矩陣存儲區(ROM)的預存RBG特征向量作為匹配處理(矩陣減法等)后，再刷新存入緩存區，并通過輸出接口輸入D模塊。
4.由D，設置一個算法即門限判定規則，對匹配處理的結果進行門限分析(對結果矩陣元素的綜合分析和判定)，然后顯示判定結論。應著重說明的是，本系統面向實際應用環境，正是由于現實應用環境將面臨鈔票定位、鈔票新舊、平整、折疊、溫差、潮濕度等環境誤差，人為誤差，以及本系統的系統誤差，將使匹配處理的結果有一個正常的誤差范圍，也就是說即使真鈔票的匹配處理結果也是有誤差的。如何用模糊數學的方法界定這個范圍就是門限分析所要達到的目的。采用由特定門限分析算法所編出的軟件處理誤差信號，將產生對應計數的最終識別結果，并通過一個顯示軟件顯示在終端屏幕上。其示意圖見圖5。從圖5可以看出，在每個時鐘周期t內，匹配處理后的圖形矩陣緩存區首先存入C模塊輸出的誤差(RGB)特征向量，將該向量和預存的門限向量對比，再經模糊數學方法的判別軟件處理，就得到最終識別結果，并由顯示軟件驅動，輸出至計算機終端。
5.F，從連續點鈔單元提取系統的同步觸發信號和計數信號，供給D和E模塊。
6.E模塊提供同步控制，以保障每張鈔票的識別可靠，相應的實施方式見時鐘同步控制邏輯(圖6)，具體實現由Intel 586-133MHz和存儲在一塊存儲器(2MB RAM)里的顯示軟件完成。系統從聚焦攝像至門限處理結束的時間T，依據合理的設計(選擇快速處理器件)，當然小于連續點鈔單元的點鈔間隔時間t，而時鐘同步控制及總控的作用就是保障本系統信號處理部分和機械轉動部分、及顯示結果的絕對同步。
7.復合高技術驗鈔機的產品示意圖見圖7。
接通電源和計算機，復合高技術驗鈔機即就可開始工作。首先通過計算機和鍵盤設置鈔票面值，然后通過鈔票入槽放入待驗鈔票，點鈔結束后，從鈔票出槽取出鈔票，再將鈔票反一面放入鈔票入槽，再點一次(注意顯示軟件有反向計數功能)，計算機顯示屏上將顯示計數和對應計數的驗鈔結果。
具體實施方式
的補充說明1.本發明著重突出新的思想方法、工作原理和處理模式，也有經濟方面的考慮，故選用了一些3年前的低檔次器件(軟件環境是Windows98)，以說明其原理和結構是實用可行的。因而，目前復合高技術驗鈔機的樣機和今后大規模推廣時的最終產品在工藝上略有差別。
2.復合高技術驗鈔機樣機的B、C、D、E各模塊的處理單元，使用的是同一塊CPU(Intel 586-133MHz)。目前Intel 586-133MHz的價格低于50元人民幣，如用Intel 586-166MHz、Intel 586-200MHz或Intel586-233MHz速度會更快，而且價格也不貴多少。
3.基于目前樣機的設計模式，今后大規模推廣時的最終產品有兩個走向。其一是軟件結構方向的。事實上從
圖1、圖3、圖4、圖5我們很容易發現B、C、D、E模塊合在一起就是一臺計算機。鑒于將來計算機CPU速度越來越快(目前Intel Pentium-IV已超過2.2GHz)，存儲量越來越大(與其相應PC機的內存大于256MB)等方面的考慮，對于已有高級柜面終端的客戶，復合高技術驗鈔機沒有必要設置硬件，借助于柜面終端的硬件，僅將所需功能的全套軟件存入作為柜面終端的PC機，再連接上點鈔單元的同步信號線和觸發信號線即可以工作。
其二是硬件結構方向的。對于不方便使用柜面終端或柜面終端較低級的客戶，使用低成本(如過時的)CPU和小容量存儲芯片不失為一種好的選擇，因為今后這二類芯片將非常便宜。在大規模生產時，甚至可以專門生產專用芯片或采用可編程控制器。當然在這種結構情況下，應考慮加上簡易液晶顯示單元。
4.目前由于資金問題，A模塊所采用的聚集攝像頭只能改裝實現。但在大規模生產時，將采用定制的專用聚集攝像頭。
5.復合高技術驗鈔機的點鈔單元的機械傳動部分是從市場采購的優選中間產品，所以在圖7中不做詳細描述。主要有兩種選擇，一是美國產品，其特點是質優價高；另一種是國內產品，價格低但質量卻次之。如何權衡將依據客戶情況(如國內使用還是出口)而定。
6.依據圖1，A、B、C、D、E模塊合在一起，可形成識別單張鈔票的處理系統，供柜面操作員和一般收款員使用。
7.依據人民幣、美元、歐元等的流通情況，復合高技術驗鈔機將有針對不同幣種的專用型號(主要是不同攝錄結構)；但對同一幣種的型號，可采取預先設置的方法，處理不同面值的鈔票。
8.對同一幣種，因為有正反之分(在結構設計上已考慮了前后之分)，具體操作時，將正面點一次，再反面點一次，但顯示軟件將依據計數的對應數顯示驗鈔結果。
9.作為信息處理單元的電路板，也可插在作為柜面終端的PC主板上。
權利要求1.一種復合高技術驗鈔機，包括點鈔裝置，其特征在于還包括攝像頭(A)，圖像處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結果顯示(D)、連續點鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；其中攝像頭(A)與圖像處理單元(B)及時鐘同步控制單元(E)連接，圖像處理單元(B)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(E)連接，匹配處理算法器(C)分別與門限分析算法單元及結果顯示(D)、時鐘同步控制單元(E)連接，門限分析算法單元及結果顯示(D)分別與匹配處理算法器(C)及時鐘同步控制單元(D)連接，、連續點鈔單元(F)與時鐘同步控制單元(E)連接。
2.根據權利要求1所述的復合高技術驗鈔機，其特征在于所述的攝像頭(A)的數量為2-4個。
3.根據權利要求1所述的復合高技術驗鈔機，其特征在于所述的圖像處理單元(B)是由采集圖像緩存區和整形采樣軟件存儲區(4MBRAM)、整形采樣處理單元、I/O接口或RS232及總線構成。
4.根據權利要求1所述的復合高技術驗鈔機，其特征在于所述的匹配處理算法器(C)是由適時采集的圖形矩陣緩存區和處理軟件的存儲區(4MB RAM)、預存的圖形矩陣存儲區(2MB ROM)、接受B模塊數據的I/O或RS232、匹配處理單元、輸出數據到D模塊的I/O或RS232以及總線構成。
5.根據權利要求1所述的復合高技術驗鈔機，其特征在于所述的門限分析算法單元及結果顯示(D)是由匹配處理后的圖形矩陣緩存區和處理軟件的存儲區(4MB RAM)、預存的門限向量存儲區(2MB ROM)、接受C模塊數據的I/O或RS232、門限處理及結果顯示單元、輸出數據到計算機終端的I/O或RS232以及總線構成。
專利摘要一種復合高技術驗鈔機，包括點鈔裝置，還包括攝像頭(A)，圖像處理單元(B)、匹配處理算法器(C)、門限分析算法單元及結果顯示(D)、連續點鈔單元(F)和時鐘同步控制單元(E)；本實用新型是首次在世界上采用數字信息處理方法來檢驗鈔票，其設計思想來源于類似戰略導彈或巡航導彈末端制導所采用的地形匹配技術，和類似戰略預警雷達或機載攻擊雷達為判定警戒目標和攻擊目標所采用的動目標判定技術。該技術方案是將各種貨幣上(如大面值美元、人民幣、歐元等)制偽者最不容易仿制的變色油墨圖像和全息光學圖像從光學圖像轉換成可供計算機處理的數字圖像，將待驗鈔票和標準鈔票的特征圖像作圖像匹配處理，再應用模糊數學的方法設置分析判定規則(算法)，以排除系統誤差、環境誤差和人為誤差的干擾，著重精確地判定鈔票的真偽。
文檔編號G06T1/00GK2524300SQ0220933
公開日2002年12月4日 申請日期2002年3月25日 優先權日2002年3月25日
發明者鮑東山 申請人:鮑東山