УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЦЕННЫХ БУМАГ Российский патент 2001 года по МПК G07D7/12 G06K9/58 G06K9/78 G06K9/80 

Изобретение относится к устройствам контроля подлинности банкнот, их изношенности и загрязненности, анализа изображения банкнот в различных частях спектра при сортировке банкнот на автоматических сортирующих машинах.

Известно устройство контроля банкнот [1], содержащее узел транспортировки банкнот, осветитель, создающий равномерное освещение банкноты в зоне контроля, объектив и две или более линейные фотоматрицы, на которые проецируется изображение контролируемой зоны банкноты. Фотоматрицы располагаются в плоскости изображений параллельно друг другу и перед каждой из них устанавливаются светофильтры на определенную часть спектра, например на видимую и инфракрасную части. Число элементов (ячеек) в линейке фотоматрицы определяет разрешающую способность, с которой считывается изображение поперек банкноты, а поле зрения, определяемое размером фотоматрицы и параметрами оптической системы, охватывает ширину банкноты. Если банкнота движется со скоростью V, а период опроса всех N ячеек фотоматрицы равен t, то расстояние между линиями считывания изображения на банкноте равно s = V•t, что определяет разрешающую способность и масштаб изображения вдоль банкноты. Очевидно, что для получения неискаженного изображения банкноты необходимо либо стабилизировать скорость движения банкноты, либо точно ее контролировать и пересчитывать масштабы изображения. Кроме того, в известном устройстве фотоматрицы размещены параллельно друг другу и, следовательно, "видят" разные участки банкноты. При параллельном расположении фотоматриц требуется дополнительный пересчет координат с достаточно точным учетом скорости движения банкноты, так как при контроле подлинности ценных бумаг необходимо анализировать изображения одних и тех же участков в различных частях спектра, то есть сравнивать данные, полученные с разных фотоматриц. В данном устройстве скорость движения банкноты и скорость считывания (периоды опроса фотоматриц) не синхронизированы, поэтому точное совмещение изображений с разных фотоматриц вызывает значительные трудности, так как необходимо учитывать множество параметров: скорость движения банкноты, расстояние между фотоматрицами, коэффициент увеличения оптики и пр. Следует также отметить, что в данном устройстве могут применяться осветители различной конструкции, создающие равномерное освещение контролируемого участка листа, но эти осветители не обеспечивают бестеневое освещение. Такое освещение необходимо при контроле мятых банкнот, когда направленное излучение создает тени от неровностей поверхности, что ведет к искажению изображения и в конечном счете к ухудшению результатов контроля.

Задачами изобретения являются: а) повышение точности контроля банкнот при одновременном упрощении цифровой обработки изображений путем создания устройства считывания изображений, в котором совмещение изображений с разных фотоматриц (в различных частях спектра), а также масштаб изображения вдоль листа (в направлении движения) не зависят от скорости движения контролируемой банкноты; б) повышение достоверности контроля мятых и ветхих банкнот путем создания равномерного бестеневого освещения контролируемого участка банкноты.

Указанные задачи решаются следующим образом. Устройство считывания изображений банкнот содержит узел транспортировки банкнот, осветитель, предназначенный для создания равномерного освещения банкноты в зоне ее контроля, приемное устройство, содержащее объектив, по крайней мере две линейные фотоматрицы, перед которыми установлены оптические фильтры с пропусканием светового потока в различных областях спектра, блоки преобразования сигналов (БПС) и вычислительное устройство (ВУ), предназначенное для обработки сигналов и сравнения с эталонными данными. В отличие от известного устройства узел транспортировки банкнот дополнен датчиком контроля перемещения банкнот, приемное устройство выполнено с возможностью разделения светового потока после объектива с помощью полупрозрачного зеркала так, что одинаковые элементы изображения банкноты одновременно проецируются на одинаковые ячейки фотоматриц, сигналы с которых предназначены для преобразования их в цифровые сигналы в блоках преобразования сигналов, в устройство введены буферные устройства, предназначенные для промежуточного хранения указанных цифровых сигналов и передачи их в указанное вычислительное устройство, сигнальные входы буферных устройств связаны с выходами блоков преобразования сигналов, их стробирующие входы связаны с выходом указанного датчика, а выходы связаны с указанным вычислительным устройством. Кроме того, осветитель может содержать люминесцентные лампы для освещения зоны контроля в видимой части спектра и инфракрасные излучающие диоды (ИИД), которые располагаются с двух сторон зоны контроля и предназначены для создания равномерного и бестеневого освещения зоны контроля.

Независимое от скорости движения банкноты совмещение изображений с разных фотоматриц достигается тем, что световой поток после объектива разделяется с помощью полупрозрачного зеркала на два потока, каждый из которых направляется через соответствующий светофильтр на свою фотоматрицу. Фотоматрицы и зеркало монтируются так, что изображения на фотоматрицах совпадают, то есть каждый элемент изображения попадает на тот же самый номер ячейки в обеих фотоматрицах. В такой конструкции можно легко повысить уровень оптической фильтрации, выполнив зеркало с различными коэффициентами пропускания и отражения для разных частей спектра. Например, в заявляемом устройстве коэффициент пропускания зеркала больше коэффициента отражения его в инфракрасной области и наоборот для видимого участка спектра.

Независимый от скорости движения масштаб изображения вдоль банкноты получают следующим образом. В устройство вводится дополнительный датчик перемещения банкноты, например импульсный (инкрементный) датчик ИД, связанный с ремнем транспортирования банкнот. Число импульсов датчика на оборот выбирают так, чтобы за период между двумя импульсами банкнота прошла определенное расстояние s. Считывание изображения с каждой фотоматрицы (опрос всех ячеек линейной фотоматрицы) выполняется с периодом t. При этом соблюдается условие: t<τ_min = s/V_max, где V_max - максимальная скорость транспортирования банкноты. Сигналы строки изображения с фотоматрицы преобразуются в цифровую форму, заносятся в буферную память и периодически обновляются, пока не поступит сигнал выборки с буфера. Этот сигнал вырабатывается по каждому импульсу ИД, то есть выборка изображений строк происходит в те моменты, когда банкнота продвинется на расстояние s. Тем самым обеспечивается равномерное сканирование (считывание изображения) банкноты независимо от скорости ее передвижения.

Бестеневое освещение в видимой области спектра создается с помощью люминесцентных ламп, освещающих с двух сторон зону контроля. В инфракрасной области спектра бестеневое освещение создается с помощью инфракрасных излучающих диодов (ИИД) с широкими углами излучения, также устанавливаемых с двух сторон зоны контроля.

Блок-схема устройства приведена на фиг. 1, где 1 - контролируемая банкнота, 2 - пассик (ремень), 3 - ролик, 4 - импульсный (инкрементный) датчик, 5 - осветитель, 6 - видеокамера, 7 - объектив, 8 - полупрозрачное зеркало, 9 - оптический инфракрасный фильтр, 10 - оптический фильтр, пропускающий видимую часть спектра, 11, 12 - линейные фотоматрицы, 13 - люминесцентная лампа, 14 - линейка (набор) инфракрасных излучающих диодов ИИД, БПС - блок преобразования сигналов, БФУ - буферное устройство, ВУ - вычислительное устройство (компьютер).

На фиг. 2 показана схема формирования изображения на линейной фотоматрице, где:
B - ширина банкноты;
B¹ - длина фотоматрицы из N ячеек;
d - ширина поля зрения вдоль банкноты;
d¹ - поперечный размер ячейки фотоматрицы;
s - расстояние между линиями считывания изображения на банкноте.

Блок-схема устройства содержит: механизм транспортирования банкноты 1, состоящий из пассика 2 и связанных с ним ролика 3 и импульсного датчика (ИД) 4, осветитель 5, содержащий люминесцентные лампы 13 и линейки инфракрасных излучающих диодов (ИИД) 14, видеокамеру 6, содержащую объектив 7, полупрозрачное зеркало 8, оптический инфракрасный фильтр 9, оптический фильтр, пропускающий видимую часть спектра 10, линейные фотоматрицы 11, 12; выходы фотоматриц связаны со входами соответствующих блоков преобразования сигналов (БПС), выходы которых связаны с сигнальными входами буферных устройств (БФУ), а стробирующие входы БФУ связаны с выходом импульсного датчика 4.

Устройство работает следующим образом. Контролируемая банкнота 1 длиной L и шириной B перемещается со скоростью V с помощью транспортного устройства 2-3, освещается лампами 13 и линейками инфракрасных излучающих диодов 14 так, чтобы создать равномерное и бестеневое освещение по ширине банкноты в зоне зрения видеокамеры B x d (см. фиг. 1 в). Изображение участка банкноты B x d создается одновременно на двух линейных фотоматрицах в разных частях спектра, например в видимом и инфракрасном диапазонах, благодаря соответствующим оптическим фильтрам. Сигналы с ячеек каждой фотоматрицы последовательно опрашиваются, преобразуются в цифровую форму в БПС и запоминаются в буферном устройстве БФУ. Период опроса всех N ячеек фотоматрицы (одной строки) составляет время t. Для получения высокого разрешения изображения необходимо, чтобы расстояние между соседними строками было равно: s = d, где d - ширина зоны зрения вдоль банкноты. С другой стороны, как указывалось выше, чтобы расстояние s не зависело от скорости передвижения банкноты, величины сигналов ячеек фотоматрицы, образующих строку изображения, передаются в вычислительное устройство только в те моменты, когда банкнота проходит заданное расстояние s. Импульсы выборки вырабатываются импульсным датчиком ИД и поступают на стробирующие входы БФУ. В то же время период опроса t всех N ячеек фотоматрицы выбран значительно меньше, чем время прохождения банкнотой расстояния s, поэтому в период τ между импульсами выборки строк содержимое БФУ обновляется. Таким образом обеспечивается стабильное и равномерное сканирование изображения банкноты при изменении скорости ее передвижения в значительных пределах.

Описанное устройство изготовлено и проверено в действии на сортировочных машинах типа "БАРС", разработанных и изготавливаемых на фирме "ДАТА-ЦЕНТР" (г. Екатеринбург).

Литература
1. Заявка PCT WO 96/36021, G 07 D 7/00.

Изобретение относится к устройствам контроля подлинности ценных бумаг (банкнот), их изношенности и загрязненности, анализа изображения банкнот в различных частях спектра при сортировке банкнот на автоматических сортирующих машинах. Техническим результатом является повышение точности контроля банкнот при одновременном упрощении цифровой обработки. В устройстве считывания изображений ценных бумаг, содержащем узел транспортировки банкнот, осветительный блок, создающий равномерное освещение банкноты в зоне контроля, приемное устройство (видеокамеру), блоки преобразования сигналов (БПС) и вычислительное устройство (ВУ) для обработки сигналов и сравнения с эталонными данными, приемное устройство выполнено с разделением светового потока после объектива с помощью полупрозрачного зеркала так, что одинаковые элементы изображения одновременно проецируются на одинаковые ячейки фотоматриц, осветительный блок может быть выполнен на люминесцентных лампах для освещения контролируемой зоны на банкноте в видимой части спектра и рядами (линейками) инфракрасных излучающих диодов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство считывания изображений банкнот, содержащее узел транспортировки банкнот, осветитель, предназначенный для создания равномерного освещения банкноты в зоне ее контроля, приемное устройство, содержащее объектив, по крайней мере две линейные фотоматрицы, перед которыми установлены оптические фильтры с пропусканием светового потока в различных областях спектра, блоки преобразования сигналов и вычислительное устройство, предназначенное для обработки и сравнения с эталонными данными, отличающееся тем, что узел транспортировки банкнот дополнен датчиком контроля перемещения банкнот, приемное устройство выполнено с возможностью разделения светового потока после объектива с помощью полупрозрачного зеркала так, что одинаковые элементы изображения банкноты одновременно проецируются на одинаковые ячейки линейных фотоматриц, сигналы с которых предназначены для преобразования их в цифровые сигналы в блоках преобразования сигналов, в устройство введены буферные устройства, предназначенные для промежуточного хранения указанных цифровых сигналов и передачи их в указанное вычислительное устройство, сигнальные входы буферных устройств связаны с выходами блоков преобразования сигналов, их стробирующие входы связаны с выходом указанного датчика, а выходы связаны с указанным вычислительным устройством. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осветитель содержит люминесцентные лампы для освещения зоны контроля в видимой части спектра и инфракрасные излучающие диоды, которые расположены с двух сторон зоны контроля и предназначены для создания равномерного и бестеневого освещения зоны контроля.