一种全方位检测纸币防伪特征的装置的制作方法

本实用新型涉及图像处理及识别技术领域，具体涉及一种纸币或票据的鉴伪检测装置。

背景技术：

随着国家经济的不断发展，人民币现金交易量不断增大，纸币是我国发行的人民币主要流通货币，在经济活动中起着非常重要的作用，也一直存在着不法分子制造和流通假币和变造币，这严重扰乱着金融秩序和经济稳定，损害着国家的公众利益。

为了提高钞票的方位能力，纸张防伪、油墨防伪和印刷防伪等防伪技术被不断的开发和改进，近年来，随着防伪技术的不断发展，防伪技术产品的生产应用也得到迅速发展。

金融机具领域的鉴伪的一个方式就是基于颜色的钞票鉴伪。在传统点钞机，清分机图像检测机具中对于颜色特征的检测通常基于CMOS/CIS/CCD的反射成像方式，采集到彩色图像后，再用图像处理的方式进行检测，相应的设备也被大量采用。防伪特征中有变色效果的防伪点具有很强的防伪能力，即特征点在不同的角度下观察呈现不同的颜色；如光可变油墨、激光全息防伪等。因此一种传统的很自然的方式就是在不同的角度摆放CMOS/CIS/CCD或其他采图设备，然后同步采集图像，在系统中对采集到的图像颜色特征进行提取分析，达到鉴伪的作用。因此在纸币混点时需要针对因纸币面向不同导致特征点各个可能出现的位置安装多个图像采集设备才能检测到防伪点，这样硬件成本相对较高。

现有的钞票鉴伪系统设计如图1所示，主要问题是在纸币的面向不同时，鉴伪点的检测位置不同，因此必须在每个检测位置都安放的采集设备才能够完成图像采集，然后判断模块才能进行进一步的处理。因此对于变色特征的检测必然存在的问题是硬件设备数量多、系统成本高、硬件电路驱动复杂、机械构造复杂、设备安装调试复杂、样机难以产品化等诸多问题。例如对于光可变油墨变色的检测，通常需要在正面和侧面安装两个图像采集设备,这样对于面向混点的情况下就需要8个采集设备才能完成全部的图像采集过程，系统才能完成后续的识别过程。在这种情况下，系统结构复杂，调试难度大等诸多问题必然出现。

专利申请号是2007101663473，名称“多角度光学特征自动检测装置”通过引入镜面的方式，改变了检测区域的光学环境，实际上等于在不变换角度的情况下改变了光入射和反射的方向，从而达到了在同一个视场观察两个不同角度光学特征的目的，但一般的平面镜都是在玻璃的后表面镀银而成，由于平面镜的反射效果取决于厂家镀银的效果，而镀银又容易脱落带来成像上的不一致性；参见图2，平面镜光线多次反射成重影光路示意图，其中，S是物体，S1是物体的主像，S2/S3是其他反射的影像。平面镜的前表面即玻璃表面也反射光线，光线要经过玻璃表面和银面多次反射，所以会成多个像，形成影像重叠，影响图像判断模块的处理。其中第一次被银面反射所成的像(主像)最明亮，而其它的像则越来越暗，虽然一般不会引起注意，但是对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、显微镜等设备中，这些多余的像必须除去，对于造假水平越来越高的当今，光学系统自身的缺陷造成的原理性误差也必须去除才能达到系统的最优，从而为产品的设计及鉴伪打下良好基础。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种全方位检测纸币防伪特征的装置，包括：

入钞口；

出钞口；

透明送钞通道；

设置于透明送钞通道上方的白光光源、激光光源和全反射棱镜；

颜色传感器，与白光光源相对应位置；

激光传感器，与激光光源相对应位置；

红外感测开关，位于所述透明传送通道上待检测区域前方；

其中：

所述白光光源位于送钞通道内待检测区域斜上方，以一预设的倾斜角度照射所述待检测区域；

所述全反射棱镜位于所述白光光源于所述待检测区域上的反射光路至所述颜色传感器的入射光路之间；

红外感测开关，用于在感测到纸币进入待检测区域时，触发所述白光光源和所述激光光源轮流点亮，在白光光源点亮时，触发颜色传感器采集图像，在激光光源开启时，触发激光传感器采集图像；

图像处理器，处理白光光源下的图像和激光光源下的图像中的防伪特征图像；

判别器，用于对防伪特图像进行判断，并输出鉴伪结果。

较佳地，所述颜色传感器，采集纸币上具有光彩光变特性和互补对印特性的位置。

较佳地，所述激光传感器，采集纸币上具有凸版、雕刻印刷特征的位置。

较佳地，所述白光光源与所述待检测区域平面的夹角为40度到50度之间；所述全反射棱镜底面与所述待检测区域平面的夹角是70度到80度之间。

较佳地，所述颜色传感器，通过比较颜色传感器采集到的所述白光光源于所述待检测区域直接反射的成像与所述白光光源经所述全反射棱镜反射后的成像，判断是否具有光彩光变特性；所述颜色传感器，通过判断颜色传感器采集到的所述白光光源于所述待检测区域直接反射的成像，判断是否具有互补对印特性。

较佳地，还包括：分束板,位于所述颜色传感器与所述待检测区域之间，用于对所述第白光光源发出的光进行半透半反射。

较佳地，所述白光光源为LED白光灯。

较佳地，所述LED白光灯为蓝光LED加荧光粉的三波长白光灯、多芯片型三色组合的白光LED灯两种之一。

较佳地，还包括上托板，其中：所述激光光源、白光光源和颜色传感器均固定连接在上托板上，所述上托板设有与激光光源、白光光源和颜色传感器位置对应的孔，用于将所述激光光源、白光光源和颜色传感器插在所述孔中。

较佳地，还包括下托板，其中：所述激光传感器固定连接在下托板上，所述下托板设有与激光传感器位置对应的孔，所述激光传感器插在所述孔中。

本实用新型提供的纸币的鉴伪装置，能够同时对多项防伪点进行检测，提高了鉴伪的速度和准确度。

说明书附图

图1为传统钞票颜色鉴伪系统设计结构示意图；

图2为平面镜光线多次反射成重影光路示意图；

图3为本实用新型实施例一的系统示意图；

图4为本实用新型实施例二的系统示意图；

图5为本实用新型实施例三的鉴伪工作流程图。

具体实施方式

【实施例一】

本实用新型实施例提供了一种纸币鉴伪装置，如图3所示，包括：

出钞口301；

入钞口302；

位于出钞口301与入钞口302之间的透明送钞通道303；

于透明送钞通道303上方设置的白光光源304、激光光源305和全反射棱镜306；

所述白光光源304位于送钞通道303内待检测区域307斜上方，以一预设的倾斜角度照射所述待检测区域307；

颜色传感器308，位于与白光光源304相对应的位置；

激光传感器309，位于与激光光源305相对应的位置；

全反射棱镜306位于所述白光光源304于所述待检测区域307上的反射光路至所述颜色传感器308的入射光路之间；

红外感测开关310，位于所述透明传送通道303上待检测区域307前方，用于在感测到纸币进入待检测区域307时，触发所述白光光源304和所述激光光源305轮流点亮，以及在白光光源304点亮时，触发颜色传感器308采集图像，在激光光源305点亮时，触发激光传感器309采集图像；

图像处理器311，分别与颜色传感器308和激光传感器309相连，处理并分析白光光源304点亮时采集到的图像，判断纸币是否具有光彩光变特性和互补对印特性；以及处理并分析激光光源305点亮时采集到的图像，判断纸币是否具有凸版、雕刻印刷特征。

判别器312，与图像处理器311相连，用于综合对各防伪特征的判断结果，输出对待检测纸币的鉴伪结果。

本实用新型实施例设计全反射棱镜306的目的在于能够获取两种角度的图像，一是白光光源304照射下直接反射至颜色传感器308的图像，即正面图像；另一种是经全反射棱镜306反射后的图像，即侧面图像。由于能够同时获得不同角度的两幅图像，因此，针对不同角度而设计的防伪特征点，例如光彩光变特性，即可实现鉴伪。另外，基于透射的防伪特征，本实用新型实施例的透明送钞通道303为这一防伪点的鉴别提供了条件，通过对颜色传感器308采集到的正面图像进行分析，即可判别是否具有基于透射的防伪特征，例如互补对印特征。

较佳地，所述颜色传感器308和所述激光传感器309可以根据预设的规则仅针对纸币的特定位置采集图像。例如，当白光光源304开启时，颜色传感器308仅采集纸币上具有光彩光变特性和互补对印特性的位置。激光光源305开启时，激光传感器309仅采集纸币上采集纸币上具有凸版、雕刻印刷特征的位置。从而减少图像的处理数据量，提高鉴伪识别的速度。

较佳地，所述白光光源304与所述待检测区域307平面的夹角为40度到50度之间；所述全反射棱镜306底面与所述待检测区域307平面的夹角是70度到80度之间。

其中，所述白光光源304为LED白光灯。

较佳地，所述LED白光灯为蓝光LED加荧光粉的三波长白光灯、多芯片型三色组合的白光LED灯两种之一。

较佳地，所述装置还包括上托板313，将所述激光光源305、白光光源304和颜色传感器308均固定连接在上托板313上，所述上托板314设有与激光光源305、白光光源304和颜色传感器308位置对应的孔，将所述激光光源305、白光光源304和颜色传感器308插在所述孔中。

相应地，还设置有下托板314，将所述激光传感器309固定连接在下托板314上，所述下托板314设有与激光传感器309位置对应的孔，所述激光传感器309插在所述孔中。

当将纸币放入入钞口302，沿着送钞通道303被传送至待检测区域307时，首先触发白光光源304发射出的光束照在纸币上，光束在纸币上发生发射后，所述全反射棱镜306接收光源投射到所述纸币上所产生的反射光，由于入射角45°大于光从玻璃射入空气的临界角42°，光会在棱镜底面上发生全反射，最后沿着入射时成90度的方向上射出，并且不会形成重影。

颜色传感器308的高度和角度使得其视场范围内同时包含待检测区域307上的纸币及该纸币在全反射棱镜306中的像，当纸币到达待检测区域307，触发颜色传感器308开始采集图像，一帧图像内包含了两个纸币上光彩光变特征图案；之后，经图像处理器311对拍摄到的图像进行一系列的预处理、特征提取、阈值分析，综合得到最终的处理结果。纸币具有的光彩光变特征图案随观察角度不同，该特征的颜色会发生变化。

可能有些纸币具有光彩光变特征的图案在纸币的一面，另一面没有，例如，2015版100元面额人民币。当正好纸币上具有光彩光变特征的图案在所述白光光源304和全反射棱镜306一侧时，会检测出光彩光变特性；但是如果纸币具有光彩光变特征的图案反面时，无法检测到光彩光变特性。此时，为了提高鉴伪效率且不增加硬件成本，并不对纸币朝向做转向处理，也不在另一侧增加对光彩光变特征进行采集的结构，而是基于透射特性检测互补对印鉴伪区域，本实用新型实施例的透明送钞通道303为这一防伪点的鉴别提供了条件，通过对颜色传感器308采集到的正面图像进行分析，即可判别是否具有基于透射的防伪特征，例如互补对印特征。

【实施例二】

如图4所示，本实施例相对于实施例一还包括：

在颜色传感器408与所述待检测区域407之间还设置一个分束板415，该分束板415对白光光源404发出的光进行半透半反射。

其中，设置所述分束板415与所述待检测区域407的平面呈一预设夹角。

较佳地，所述分束板415应位于颜色传感器408正下方，与白光光源404高度一致，该分束板415靠近白光光源404一端高于基准平面成45度角，该分束板415对白光光源404发出的光进行半透半反射；所述颜色传感器408可以透过分束板415采集图像；由白光光源404射出的光束，在照到分束板415后，一部分发生反射，射向纸币，这样相当于加强正面光强，使所述颜色传感器408拍摄到的正面图像更加清晰，增加正面的颜色效果，可以进一步增大正面图像和侧面图像的色差，使判断模块更加容易分辨纸币的变色防伪特征。

与平面镜的多次反射折射能量不断衰减相比，利用全反射棱镜的光能量全部从棱镜中反射而出，在相同的光照条件下，将获得更加明亮清晰的图像画面，为后续处理带来了优势。

【实施例三】

图5示出了使用本实用新型所述鉴伪装置对待检测的纸币或者票据进行鉴伪的过程。

系统启动，从入钞口接收纸币，经送钞通道传送至预设的位置(待检测区域)，触发白光光源开启，对到达该区域上的纸币采集图像，采集到的图像包含光源于待检测区域的反射光成像，和光源于待检测区域的反射光再经全反射棱镜反射后的反射光成像。之后，提取图像中纸币的光彩光变防伪特征，通过对比正面特征颜色值、侧面特征颜色值以及正侧面特征颜色值的差值，进行阈值分析，以确定是否检测出光彩光变特征；还提取图像中纸币的互补对印防伪特征，通过比对正面特征颜色值进行阈值分析，以确定是否检测出互补对印特征。然后触发所述白光光源关闭，触发激光光源开启，对到达该区域上的纸币采集图像，利用激光光源及激光传感器对纸币进行检测：一是利用激光对特殊油墨进行检测；二是利用激光对凸版、雕刻印刷进行检测；通过激光传感器对纸币的特殊油墨和印刷特征进行采集后，经过滤波、放大、A/D转换后将信号送入主控处理系统；主控处理控制系统通过一定的算法对其进行分析并识别纸币的真伪。综合对光彩光变特性的检测结果和对互补对印的检测结果判断是否符合真币特征，若判定为假币，进行停机或分钞处理。

根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本实用新型。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本实用新型的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。