專利名稱：用于非接觸計數(shù)成疊基片尤其是成捆鈔票的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于非接觸計數(shù)成疊基片尤其是成捆鈔票的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于使用例如所謂的旋轉(zhuǎn)計數(shù)盤(或類似機械系統(tǒng))機械計數(shù)成疊基片的方法及系統(tǒng)在本領(lǐng)域中已知，例如來自以本申請人的名義的歐洲專利申請?zhí)朎P0737936A1。所謂的“非接觸”計數(shù)方法及系統(tǒng)也已開發(fā)，力圖避免使用機械計數(shù)裝置，例如上述旋轉(zhuǎn)計數(shù)盤。這些方法及系統(tǒng)在本領(lǐng)域中已知，例如來自均以本申請人的名義的國際專利申請?zhí)朩02004/097732A1及W02006/016234A1。其他方法及系統(tǒng)進一步通過國際專利申請?zhí)?TO96/22553A1 及 TO2004/059585A1 已知。明顯地，上述非接觸計數(shù)方法及系統(tǒng)不夠精確和魯棒，并且仍然需要一種改進的非接觸計數(shù)方法以及用于實施該方法的合適的系統(tǒng)。發(fā)明概沭本發(fā)明的一個總體目標是提供一種用于通過非接觸的途徑高效而精確地計數(shù)成疊基片尤其是成捆鈔票的改進的方法及系統(tǒng)。歸功于權(quán)利要求書中定義的方法及系統(tǒng)，這些目標已實現(xiàn)。
_9]附圖簡要說明通過閱讀本發(fā)明的實施例的以下詳細說明，本發(fā)明的特征及優(yōu)點將顯得更清晰，本發(fā)明的實施例僅以非限制性示例的方式提供并通過附圖展示，其中:

圖1是包含多張(典型地100)相互疊放的鈔票的一捆鈔票的一張灰度攝影圖；圖2是一個示例性圖示，該示例性圖示是一疊鈔票的側(cè)面的一部分的一張樣本圖像；圖3是一疊鈔票的側(cè)面的一部分的一張二值化處理圖像，該二值化處理圖像是根據(jù)本發(fā)明對一張樣本圖像進行處理而產(chǎn)生的結(jié)果；以及圖4是示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一張流程圖。本發(fā)明實施例的詳細描述用于將紙張或一個網(wǎng)狀物的連續(xù)部分處理成單張鈔票和/或成捆鈔票的機器和系統(tǒng)(例如國際申請?zhí)朩02008/010125A2及W02009/130638A1中公開的)，以及用于處理單張鈔票的單張鈔票處理系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于鈔票的生產(chǎn)和/或處理這一環(huán)境中。除了在今日已屬一種成熟技術(shù)的典型切割、捆扎和/或分揀這種系統(tǒng)的特征之外，用于此類機器及系統(tǒng)的基于圖像處理的質(zhì)量檢查已變得更具吸引力。由于越來越多的印刷技術(shù)及新的安全特征已確立，必須在鈔票生產(chǎn)及處理鏈中采取質(zhì)量措施，以確保并保證最終產(chǎn)品的總體質(zhì)量。這包括旨在確保適宜且期望的數(shù)量的單個文檔例如鈔票在該生產(chǎn)鏈的輸出端產(chǎn)出的措施，這些措施典型地涉及到多疊文檔的計數(shù)。在本文的前序部分中提到的此類機械旋轉(zhuǎn)計數(shù)盤在本領(lǐng)域中已知，但是需要一定的時間徹底處理一疊給定的文檔。例如，由一個機械計數(shù)盤徹底處理一疊1000張的鈔票典型地需要大約10秒鐘。在此環(huán)境中，一堆1000張的成疊鈔票典型地由10捆各100張的鈔票組成，每捆鈔票疊放在另一捆上。在這一應(yīng)用的環(huán)境中，點鈔錯誤率必須降至最小，并且應(yīng)優(yōu)選小于百萬分之一。機械旋轉(zhuǎn)計數(shù)盤(及類似的機械計數(shù)系統(tǒng))同樣易出現(xiàn)計數(shù)錯誤，這些錯誤大部分是由于該疊鈔票中的不同鈔票未被充分且成功地分開，例如，兩張鈔票被做為一張?zhí)幚恚蚨鴮?dǎo)致一個計數(shù)錯誤。根據(jù)本發(fā)明的方法利用以下事實:一捆鈔票中的每一張(或更普遍地，一疊中的每一張平面基片)可以視覺上分開。圖1是包含100張鈔票(在本示例中被一個綁鈔帶02包圍)的一捆鈔票01的一張攝影圖，圖1示出了以下事實:通過人眼觀察該疊鈔票的一側(cè)01A，該疊鈔票間的對比度差異在大多數(shù)情況下可以檢測到。不幸地，這些對比度差異會受到相鄰的兩張鈔票可以互相接觸這一事實的影響，或受到其他因素影響，例如，鈔票的投影、或隱藏的相鄰鈔票或由切割不當或缺陷切刀導(dǎo)致的這些鈔票的切割邊緣上存在紙張纖維。這在圖1上明顯，這些鈔票上印刷的特征(或其他特征，例如安全線)也可以影響該捆鈔票01的側(cè)面OlA的視覺外觀。本方法特別地旨在當出現(xiàn)纖維及其它破壞對比度的因素例如安全線、印刷油墨以及類似因素時，能夠進行魯棒的非接觸計數(shù)作業(yè)?？傮w而言，根據(jù)本發(fā)明對這些鈔票所做的處理按照如下步驟進行，該處理過程在圖4的流程圖中示出。在第一步中，通過一個合適的光學傳感器系統(tǒng)優(yōu)選一個CMOS陣列或線掃描相機來獲取該疊鈔票01的側(cè)面OlA的一部分的至少一張樣本圖像10 (見圖2)。即使圖2顯示了一張示意性樣本圖像10的一張灰度圖，該樣本圖像能夠以任一合適的色彩空間獲取(和處理)。優(yōu)選使用了一個合適的照明系統(tǒng)，例如一個LED照明，以便對希望拍攝一張樣本圖像的該疊鈔票01的側(cè)面OlA進行適當照明，特別是以一個視圖以便將諸如陰影等問題最小化，這些問題可以由鈔票導(dǎo)致并可以隱藏或影響該疊鈔票中相鄰鈔票的邊緣的可視性。以本申請人的名義的歐洲專利申請?zhí)?9167085.1 (目前公開為EP2282286A1)披露了一種在用于生產(chǎn)證券例如鈔票的典型紙張?zhí)幚硐到y(tǒng)這一環(huán)境中獲取樣本圖像的優(yōu)選方法。歐洲專利申請?zhí)?9167085.1于2009年8月3日提交，對應(yīng)國際申請?zhí)朠CT/IB2010/053496 (公開為WO 2011/015982A1)，名稱為“用于將多疊紙張?zhí)幚沓啥嗬ψC券尤其是成捆鈔票的系統(tǒng)及方法(Method And System For Processing Stacks Of SheetsInto Bundles Of Securities, In Particular Banknote Bundles)”，歐洲專利申請?zhí)?9167085.1的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。根據(jù)EP2282286A1和W02011/015982A1，對一個成捆條狀物(即典型地在多疊證券切割過程中生產(chǎn)出的仍相互連接的多個成捆條狀物)的一個縱向側(cè)面的至少一部分拍攝至少一張樣本圖像，此時該成捆條狀物正沿著平行于該成捆條狀物的縱向側(cè)面的一個位移方向而位移。優(yōu)選地，對該成捆條狀物的縱向側(cè)面的不同部分拍攝多張樣本圖像，如EP2282286A1 及 W02011/015982A1 的圖 8 示意性地展示?？商娲兀梢栽谝粋€切割操作之后直接拍攝樣本圖像，如W02006/016234A1中討論的。隨后選擇該樣本圖像10內(nèi)的一個所期望的窗口或感興趣區(qū)域20 (例如，一個800x600像素窗口，見圖2中的由參考數(shù)字20指定的矩形部分，然而該圖像尺寸是示意性的而絕非是限制性的)。選擇這一感興趣區(qū)域20以便關(guān)注該樣本圖像10中含有對比度信息的區(qū)域，該對比度信息代表該一連串成疊鈔票及其邊緣。隨后采用一種各向異性擴散法對所選的感興趣區(qū)域20的圖像數(shù)據(jù)進行處理。這一圖像處理技術(shù)在本領(lǐng)域中已知，典型地用于圖像復(fù)原應(yīng)用，并優(yōu)選地基于Perona-Malik方程，有時亦稱為“Perona-Malik擴散”(參看《采用各向異性擴散法進行尺度空間和邊緣檢測(Scale-Space and Edge Detection Using Anisotropic Diffusion))), Pietro Perona和Jitendra Malik, IEEE圖樣分析與機器智能資料匯編，卷12，編號7，1990年7月，第629-639頁,下文中稱為[Peronal990])。該各向異性擴散技術(shù)的一個優(yōu)勢在于該正在處理的圖像中包含的線性結(jié)構(gòu)被保存這一事實，同時，沿著這些線性結(jié)構(gòu)進行了平滑，以便有效地沿著這些線性結(jié)構(gòu)去除噪聲。本發(fā)明人已確定各向異性擴散非常適于本發(fā)明涉及的應(yīng)用，即對含有代表這些基片邊緣的對比度信息的樣本圖像進行處理，該對比度信息在本質(zhì)上包含將被保存在該已處理圖像中的線性結(jié)構(gòu)(見圖2)。因而，各向異性擴散確保關(guān)于這些基片邊緣的必要信息被保存，同時改進了該圖像內(nèi)容，以實現(xiàn)可靠地鑒別并計數(shù)在該已處理圖像中存在的這些基片邊緣這一目的。有利地，該各向異性擴散技術(shù)通過一種基于小波的途徑應(yīng)用于頻率域，以便從所選的感興趣區(qū)域中去除噪聲，而不使所選的感興趣區(qū)域中的對比度邊緣受損或模糊。在這一環(huán)境中，該各向異性擴散的自適應(yīng)濾波器是基于一個所謂的自適應(yīng)小波變換而實施的。實際上，如[Peronal990]所述，各向異性擴散是遵循多標度方法(或標度空間技術(shù))的一種處理技術(shù)，該多標度方法可以通過所謂的小波變換(或簡單地“小波”)實施。該Perona-Malik方程在本質(zhì)上是所謂的偏微分方程(或F1DE)的一個例子。由于PDE是基于多變量微積分的，該對應(yīng)的變換(有約束)總體上可以是小波變換，因為它描述了該狀態(tài)空間域中一個系統(tǒng)或信號的行為。邊緣是圖像中最常見、最顯著的可見特征。因而，適當?shù)囟x并從圖像中提取邊緣是圖像處理的基本問題之一(見《邊緣檢測原理(Theoryof Edge Detection))),David Marr 和 Ellen Hildreth,倫敦皇家學會資料,B207,1980 年,第187-217頁，下文中稱為[Marrl980])。[Marrl980]基于高斯-拉普拉斯濾波器定義了零交叉理論，高斯-拉普拉斯濾波器僅是小波而已(參見《圖像處理和分析:變分、
及隨機法(Image Processing and Analysis:Variational, PDE, Wavelet, and StochasticMethods))), Tony F.Chan和Jianhong (Jackie) Shen,美國賓夕法尼亞州工業(yè)及應(yīng)用數(shù)學學會(SIAM)，費城，2005年，第73-89頁，2.6節(jié)，“小波和多分辨率分析”，國際標準書號:0-89871-589-X)。鑒于該感興趣區(qū)域中的鈔票邊緣有一個基本上定義的方向(即在圖2中垂直)，對該各向異性擴散法進行了適配，以便沿著該紙張方向高效地過濾這些鈔票，而不破壞這些鈔票間的對比度邊緣。這一被適配的各向異性擴散的結(jié)果是在該已處理圖像中形成了代表這些鈔票邊緣的、基本連貫的一組連續(xù)線條(在本例中，這些線條基本上垂直地延伸)?？梢曰谌绱颂幚淼膱D像進行這些鈔票邊緣的計數(shù)。然而，該已處理圖像中的臨近線條可以相互“相連”或“接觸”，在相鄰線條之間形成“Y”型或“X”型連接，這可能導(dǎo)致計數(shù)出錯。優(yōu)選地，這些“相連”或“接觸”區(qū)域通過以下步驟被移除:(i)跟蹤該已處理圖像中的每個單獨線條(在本例中沿垂直方向檢測兩根相鄰線條(或更多)相交的該圖像的相關(guān)部分；以及(iii)將這些線條的相關(guān)部分相互分開。有利地，對該已處理圖像中檢測到的“相連”區(qū)域的數(shù)量進行跟蹤，以便對這些鈔票的切割質(zhì)量進行測量及評估。實際上，惡化的切割質(zhì)量(例如缺陷或磨損切刀導(dǎo)致的)預(yù)期會在相鄰線條間產(chǎn)生出更大數(shù)量的“連接”區(qū)域。這些“連接”區(qū)域?qū)⒂捎诶绱嬖谇懈畈划數(shù)募垙埨w維而顯現(xiàn)，這些紙張纖維至少一部分從該疊鈔票中的一張延伸至另一張，即這些纖維將顯現(xiàn)為基本上水平的線段(在本例中)，這些線段將有效地“橋接”相鄰鈔票邊緣間的間隙。這一處理導(dǎo)致在已處理圖像中形成完全連貫的一組清晰而連續(xù)的、代表這些鈔票邊緣的線條，這些線條完全地相互分開且不呈現(xiàn)任何“相連”區(qū)域。圖3是這些鈔票邊緣的一張二值化黑白圖像，該圖像是由上述處理導(dǎo)致的(圖3中僅顯示了該相關(guān)感興趣區(qū)域的一部分)，其中可以看到代表這些鈔票邊緣的該組清晰而連續(xù)的線條。實際上，上述處理導(dǎo)致對該相關(guān)感興趣區(qū)域中的這些鈔票邊緣的一個建模。這是可以通過查看圖3的圖示認識到的，該二值化圖像中的每根“垂直”線代表一個相應(yīng)的鈔票邊緣。通過沿圖3中的水平軸線查看該二值化圖像中從黑到白以及從白到黑的過渡，可輕易地識別這些鈔票邊緣并對其計數(shù)。采用上述方法，因而可以高效地計數(shù)任何給定的一疊中的鈔票的數(shù)量，并檢查得出的數(shù)量是否對應(yīng)于該疊內(nèi)的鈔票的預(yù)期及所期望的數(shù)量。這可以應(yīng)用于例如檢查每疊鈔票是否正好包含100張鈔票(這是典型的)以及數(shù)量是否不多不少。由本申請人進行的實驗已表明該方法是穩(wěn)定的并產(chǎn)生可靠的計數(shù)及質(zhì)量措施，并可以在一個實時的環(huán)境中適合地實施，特別是在鈔票的生產(chǎn)和/或處理這一環(huán)境中。將上述方法切實實施于一個計數(shù)系統(tǒng)中會需要用于拍攝該樣本圖像的一個合適的光學傳感器(例如一個彩色CMOS相機)以及至少一個處理單元，該處理單元被編程用于對該圖像進行如上所述的處理，例如適當?shù)鼐幊痰臉藴孰p核計算機系統(tǒng)。為了計數(shù)一捆100張鈔票中鈔票的數(shù)量，已實現(xiàn)了僅200-300ms的處理時間(取決于該圖像尺寸)，這比使用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)計數(shù)盤快3至5的因子。可以對如上所述的實施例進行不同的修改和/或改進，而不背離附錄的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍。例如，如已提到的，可以在任意所期望的色彩空間內(nèi)進行處理，即在灰度或彩色圖像的基礎(chǔ)之上。此外，上述方法可以應(yīng)用于給定的一疊文檔的側(cè)面的超過一個部分，例如以一個視圖以便提高計數(shù)可靠性。最后，雖然本發(fā)明在描述時涉及成捆鈔票的處理，當人們希望鑒別一疊基本上平整的基片中的基片的數(shù)量(如為了對印刷紙張、卡片等進行計數(shù))，并且可以訪問該疊基片的側(cè)面的至少一部分以獲取其一張樣本圖像時，本發(fā)明皆為適用。如上文所指出，本發(fā)明具體而言可以應(yīng)用并實現(xiàn)為用于一個鈔票處理系統(tǒng)或機器的一個計數(shù)系統(tǒng)。具體而言，可以認識到將本發(fā)明應(yīng)用于EP2282286A1及W02011/015982A1，或可替代地，W02006/016234A1中描述的環(huán)境中。
權(quán)利要求
1.一種用于非接觸計數(shù)基本上平整的基片尤其是鈔票的方法，這些基片以多疊基片的形式疊放，所述方法包括以下步驟: -對一疊基片(Ol)的一個側(cè)面(OlA)的一部分拍攝至少一張樣本圖像(10)，該樣本圖像(10)含有代表基片邊緣的對比度信息，這些基片邊緣基本上沿該樣本圖像(10)中的一個第一方向延伸； -處理該代表該樣本圖像(10)內(nèi)的基片邊緣的對比度信息，該處理包括使該樣本圖像(10)內(nèi)的至少一個感興趣區(qū)域(20)經(jīng)歷各向異性擴散，以便生成一張已處理圖像，該已處理圖像含有代表這些基片邊緣的、基本連貫的一組連續(xù)線條；以及 -計數(shù)所述已處理圖像中的基片邊緣的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述各向異性擴散是基于Perona-Malik方程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述各向異性擴散是基于一個小波變換，優(yōu)選地一個自適應(yīng)小波變換。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述各向異性擴散被適配以便沿所述第一方向過濾并保存這些基片邊緣，而不破壞所述基片邊緣間的對比度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述處理代表這些基片邊緣的對比度信息進一步包括處理所述代表這些基片邊緣的、基本連貫的一組連續(xù)線條，以去除相鄰線條間的相連區(qū)域，以及將這些線條分割成完全連貫的一組清晰而連續(xù)的、代表這些基片邊緣的線條。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中進一步包括測量這些線條間的相連區(qū)域的數(shù)量以及基于測得的相連區(qū)域的數(shù)量評估切割質(zhì)量的步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述已處理圖像在計數(shù)其含有的基片邊緣的數(shù)量前被二值化。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述基片是鈔票。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述多疊基片是鈔票捆，這些鈔票捆包含確定數(shù)量的鈔票，優(yōu)選地100張鈔票。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，在一個實時的環(huán)境中實施，尤其是在鈔票的生產(chǎn)和/或處理這一環(huán)境中。
11.一種用于實施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的計數(shù)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括用于拍攝所述樣本圖像的一個光學傳感器以及至少一個處理單元，該處理單元被編程用于對代表這些基片邊緣的對比度信息進行所述處理。
12.—種鈔票處理系統(tǒng)或機器，包括權(quán)利要求11中定義的一個計數(shù)系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12中定義的鈔票處理系統(tǒng)或機器，具有W02011/015982A1中描述的特征。
14.使用各向異性擴散用于處理待計數(shù)的一疊基片(01)的一個側(cè)面(OlA)的一部分的一張樣本圖像(10)內(nèi)的至少一個感興趣區(qū)域(20)，該樣本圖像含有代表待鑒別并計數(shù)的基片邊緣的對比度信息。
全文摘要
在此描述了一種用于非接觸計數(shù)基本上平整的基片尤其是鈔票的方法，這些基片以成疊基片的形式疊放，所述方法包括以下步驟對一疊基片的一個側(cè)面的一部分拍攝至少一張樣本圖像，該樣本圖像含有代表基片邊緣的對比度信息，這些基片邊緣基本上沿該樣本圖像中的第一方向延伸；處理該代表該樣本圖像(10)內(nèi)的基片邊緣的對比度信息，該處理包括使該樣本圖像(10)內(nèi)的至少一個感興趣區(qū)域(20)經(jīng)歷各向異性擴散，以便生成一張已處理圖像，該已處理圖像含有代表這些基片邊緣的、基本連貫的一組連續(xù)線條；以及計數(shù)所述已處理圖像中的基片邊緣的數(shù)量。
文檔編號G06M9/00GK103210404SQ201180038534
公開日2013年7月17日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者丹尼斯·佩特克, 沃爾克·洛韋格, 歐根·吉利赫, 托馬斯·圖爾克, 哈拉爾德·海因里?！ぞS利奇, 約翰尼斯·喬格·謝德 申請人:卡巴-諾塔賽斯有限公司