一種基于顯微成像法的精密計數裝置及其計數方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于顯微成像法的精密計數裝置，包括鈔劵傳輸系統(tǒng)、鈔劵定位機構、圖像采集系統(tǒng)以及顯微成像系統(tǒng)，所述鈔劵傳輸系統(tǒng)設置在機架上，所述圖像采集系統(tǒng)通過支架設置在鈔劵傳輸系統(tǒng)上方，所述顯微成像系統(tǒng)通過升降調節(jié)機構與支架連接且設置在圖像采集系統(tǒng)與鈔劵傳輸系統(tǒng)之間，所述鈔劵定位機構設置在鈔劵傳輸系統(tǒng)上用于將鈔劵傳輸系統(tǒng)上輸送的鈔劵定位在圖像采集系統(tǒng)的采集范圍內，所述鈔劵傳輸系統(tǒng)、鈔劵定位機構以及圖像采集系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明主要適用于不同規(guī)格的塑封后千張鈔劵產品的計數，有效解決了目前鈔券生產過程中鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封，再沒有進行過數而存在的數字安全隱患問題。
【專利說明】一種基于顯微成像法的精密計數裝置及其計數方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于紙張過數【技術領域】，特別涉及一種基于顯微成像法的精密計數裝置及其計數方法。

【背景技術】
[0002]目前，對紙張進行過數除了機械裝置外，非接觸式計數方式主要有電磁波紙張計數、光電紙張計數裝置、視覺紙張計數等。
[0003]其中，電磁波紙張計數的原理是使用反射方法和透射方法計數多層物體的層數的系統(tǒng)。優(yōu)點是原理簡單，并且不受紙張內折、紙張粘連、紙張側面毛刺、環(huán)境光線等的影響。缺點是受電磁波產生條件和檢測物體厚度影響。
[0004]光電紙張計數裝置的原理是將計數紙張整理成間隔Imm以上的扇形，使光電傳感器沿與紙邊垂直的方向移動，通過紙面與紙邊緣產生強弱不同的光信號達到計數目的。但是該計數裝置不適合于流水線自動化作業(yè)。
[0005]視覺紙張計數是采用對圖像中代表紙張數量的灰度線進行識別、處理、計數，得到紙質計數對像的數量。但是該計數方式存在誤報，不能保證鈔券產品出廠數字絕對準確。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種能夠有效解決目前鈔券生產過程中鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封，再沒有進行過數而存在的數字安全隱患問題的基于顯微成像法的精密計數裝置及其計數方法。
[0007]本發(fā)明的技術方案是這樣實現的:一種基于顯微成像法的精密計數裝置，其特征在于:包括鈔券傳輸系統(tǒng)、鈔券定位機構、圖像采集系統(tǒng)以及顯微成像系統(tǒng)，所述鈔券傳輸系統(tǒng)設置在機架上，所述圖像采集系統(tǒng)通過支架設置在鈔券傳輸系統(tǒng)上方，所述顯微成像系統(tǒng)通過升降調節(jié)機構與支架連接且設置在圖像采集系統(tǒng)與鈔券傳輸系統(tǒng)之間，所述鈔券定位機構設置在鈔券傳輸系統(tǒng)上用于將鈔券傳輸系統(tǒng)上輸送的鈔券定位在圖像采集系統(tǒng)的采集范圍內，所述鈔券傳輸系統(tǒng)、鈔券定位機構以及圖像采集系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)連接。
[0008]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置，其所述圖像采集系統(tǒng)包括至少一個相機，所述相機對鈔券側面金屬線位置進行成像、計數。
[0009]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置，其所述鈔券定位機構包括氣缸、擋板、檢測傳感器以及控制電磁閥，所述擋板與氣缸的活塞桿連接，所述氣缸、檢測傳感器以及控制電磁閥分別與控制系統(tǒng)連接。
[0010]一種如上述權利要求所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:包括以下步驟:
a)、將鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封；
b)、將千張鈔券產品置于鈔券傳輸系統(tǒng)上進行輸送，當檢測傳感器檢測到千張鈔券產品后，將信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達控制電磁閥動作指令，氣缸帶動擋板伸出，將千張鈔券產品擋住定位，然后由檢測傳感器將千張鈔券產品到位信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達指令給圖像采集系統(tǒng)中的相機，所述相機則對千張鈔券產品側面金屬線位置進行成像，所述圖像采集系統(tǒng)成像的圖像為經過顯微成像系統(tǒng)對塑封后千張鈔券產品側面輪廓進行放大后的圖像；
C)、由圖像采集系統(tǒng)成像的圖像經過圖像分析系統(tǒng)進行成像分析處理，將計數結果通過上位機顯示，成像完成后的千張鈔券產品由鈔券傳輸系統(tǒng)輸出至人工收集工位，完成對千張鈔券產品的精確計數。
[0011]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其在所述步驟a)中，在千張鈔券產品中每五把調頭布置，其中每一百張為一把，在所述步驟b)中，所述圖像采集系統(tǒng)包括兩個相機，所述兩個相機分別對千張鈔券產品中上下五把產品側面金屬線位置進行成像。
[0012]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其在所述步驟c)中，將圖像采集系統(tǒng)采集的千張鈔券產品側面輪廓圖像進行分析處理，首先對圖像進行預處理，具體包括圖像去噪、圖像銳化、Gabor濾波、圖像二值化、連接間斷點以及條紋計數。
[0013]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其所述圖像去噪采用高斯濾波方法，所述圖像銳化采用Laplace邊緣銳化方法，所述圖像二值化采用一維最大熵分割。
[0014]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其對經過圖像二值化處理后的圖像進行條紋圖像間斷點的連接，然后進行逐行計數對每行像素進行數學統(tǒng)計得出最終結果；
首先，條紋圖像間斷點的連接與多余的去除，具體為搜索圖像每列像素值，若該列白色像素個數大于Tl，則該列像素值全部設為255，否則該列全部設置為0，其中，Tl為一與圖像高度有關的參數，取經驗值，一般取圖像高度的2/3 ；
其次，條紋統(tǒng)計計數，具體為對上一步圖像處理結果從左到右進行掃描，每檢測到一次黑到白的調變計數器加1，每一行有一個計數結果，最后對結果進行統(tǒng)計，取次數出現最多的一個為計數結果。
[0015]本發(fā)明所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其采用在圖像中靠近中間部分分割一定間隙分別取3段圖像，先對前兩個圖像進行計數，核對，若結果一致則將此結果作為最后結果輸出，若結果不一致則對第三幅圖像進行計數，此結果與前兩個結果中的其中一個一樣，則把此結果作為最后結果輸出，若與前兩個結果都不一樣，則認為此鈔券產品不能識別。
[0016]本發(fā)明主要適用于不同規(guī)格的塑封后千張鈔券產品的計數，通過由顯微成像系統(tǒng)對塑封后的千張鈔券產品側面輪廓進行放大成像，再由圖像采集裝置和圖像分析系統(tǒng)進行成像分析處理，最后將計數結果通過上位機顯示，有效解決了目前鈔券生產過程中鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封，再沒有進行過數而存在的數字安全隱患問題；同時該裝置能對千張鈔券產品的條形碼進行檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明中圖像處理分析的流程圖。
[0019]圖3是圖像處理分析中條紋統(tǒng)計計數的流程圖。
[0020]圖中標記:I為鈔券傳輸系統(tǒng)，2為鈔券定位機構，3為圖像采集系統(tǒng)，4為顯微成像系統(tǒng)，5為機架,6為支架，7為千張鈔券產品。

【具體實施方式】
[0021 ] 下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，一種基于顯微成像法的精密計數裝置，其特征在于:包括鈔券傳輸系統(tǒng)1、鈔券定位機構2、圖像采集系統(tǒng)3以及顯微成像系統(tǒng)4，所述鈔券傳輸系統(tǒng)I設置在機架5上，所述圖像采集系統(tǒng)3通過支架6設置在鈔券傳輸系統(tǒng)I上方，所述顯微成像系統(tǒng)4通過升降調節(jié)機構與支架6連接且設置在圖像采集系統(tǒng)3與鈔券傳輸系統(tǒng)I之間，所述鈔券定位機構2設置在鈔券傳輸系統(tǒng)I上用于將鈔券傳輸系統(tǒng)I上輸送的千張鈔券產品7定位在圖像采集系統(tǒng)3的采集范圍內，所述鈔券傳輸系統(tǒng)1、鈔券定位機構2以及圖像采集系統(tǒng)3分別與控制系統(tǒng)連接。
[0024]其中，所述圖像采集系統(tǒng)3包括至少一個相機，所述相機要求高分辨率，相機在支架上的位置可根據實際情況安裝調節(jié)，所述相機對鈔券側面金屬線位置進行成像，成像后的圖像由圖像分析系統(tǒng)進行分析處理，最終將計數結果通過上位機顯示。
[0025]顯微成像系統(tǒng)2采用凸透鏡成像原理，由凸透鏡和升降調節(jié)機構組成，凸透鏡與升降調節(jié)機構安裝為一體后，再安裝在圖像采集系統(tǒng)的支架上，凸透鏡的上下位置可以根據產品不同尺寸進行自由調節(jié)。
[0026]所述鈔券定位機構2主要是使鈔券產品能在固定位置獲取質量更好的鈔券側面條紋圖像，其包括氣缸、擋板、檢測傳感器以及控制電磁閥，所述擋板與氣缸的活塞桿連接，所述氣缸、檢測傳感器以及控制電磁閥分別與控制系統(tǒng)連接。當檢測傳感器檢測到鈔券產品后，將信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達電磁閥動作指令，氣缸帶動擋板伸出，將產品擋住定位，再由傳感器將鈔券產品到位信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達指令給相機，相機拍照取像。
[0027]鈔券傳輸系統(tǒng)I的作用是將塑封后的鈔券產品傳輸至鈔券定位機構2獲取圖像，然后再將鈔券產品輸出至人工收集工位，其主要由主電機、傳輸皮帶、傳輸輪等組成。
[0028]圖像分析系統(tǒng)的主要作用在于將圖像采集系統(tǒng)采集的側面輪廓圖像通過算法進行分析處理，達到計數目的。
[0029]如圖2所示，一種如上述權利要求所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，包括以下步驟:
a)、將鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封，在千張鈔券產品中每五把調頭布置，其中每一百張為一把。
[0030]b)、將千張鈔券產品置于鈔券傳輸系統(tǒng)上進行輸送，當檢測傳感器檢測到千張鈔券產品后，將信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達控制電磁閥動作指令，氣缸帶動擋板伸出，將千張鈔券產品擋住定位，然后由檢測傳感器將千張鈔券產品到位信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達指令給圖像采集系統(tǒng)中的兩個相機，所述兩個相機分別對千張鈔券產品中上下五把產品側面金屬線位置進行成像，所述圖像采集系統(tǒng)成像的圖像為經過顯微成像系統(tǒng)對塑封后千張鈔券產品側面輪廓進行放大后的圖像；
C)、由圖像采集系統(tǒng)成像的圖像經過圖像分析系統(tǒng)進行成像分析處理，將計數結果通過上位機顯示，成像完成后的千張鈔券產品由鈔券傳輸系統(tǒng)輸出至人工收集工位，完成對千張鈔券產品的精確計數。
[0031]在所述步驟c)中，將圖像采集系統(tǒng)采集的千張鈔券產品側面輪廓圖像進行分析處理，首先對圖像進行預處理，具體包括圖像去噪、圖像銳化、Gabor濾波、圖像二值化、連接間斷點以及條紋計數。圖像預處理是為了便于后續(xù)圖像的分析與理解，必須對圖像進行預處理，消除噪聲或將圖像變換為易于后續(xù)處理的形式。圖像預處理就是指用計算機及其他有關的數字技術對圖像施加某種運算和處理從而得到清晰圖像的過程，包括圖像平滑、圖像增強和圖像銳化。圖像在采集過程中，由于采集設備、光線、外部環(huán)境等因素，圖像質量或多或少會有所降低，采集到的原始圖像不能滿足識別的要求，必須對圖像進行增強處理。圖像增強是不考慮圖像降質的原因，將圖像中感興趣的特征有選擇地突出，而衰減其它不需要的特征，來改善圖像的視覺效果，提高圖像的可讀性或轉換成更適于人眼觀察或機器分析的形式，圖像增強技術往往有針對性，如突出目標物輪廓，去除各類噪聲等。
[0032]在本發(fā)明中，所述圖像去噪采用高斯濾波方法，所述圖像銳化采用Laplace邊緣銳化方法，所述圖像二值化采用一維最大熵分割。
[0033]如圖3所示，對經過圖像二值化處理后的圖像進行條紋圖像間斷點的連接，然后進行逐行計數對每行像素進行數學統(tǒng)計得出最終結果。首先，條紋圖像間斷點的連接與多余的去除，具體為搜索圖像每列像素值，若該列白色像素個數大于Tl，則該列像素值全部設為255，否則該列全部設置為0，其中，Tl為一與圖像高度有關的參數，取經驗值，一般取圖像高度的2/3 ;其次，條紋統(tǒng)計計數，具體為對上一步圖像處理結果從左到右進行掃描，每檢測到一次黑到白的調變計數器加1，每一行有一個計數結果，最后對結果進行統(tǒng)計，取次數出現最多的一個為計數結果。為了提高準確率，采用在圖像中靠近中間部分分割一定間隙分別取3段圖像，先對前兩個圖像進行計數，核對，若結果一致則將此結果作為最后結果輸出，若結果不一致則對第三幅圖像進行計數，此結果與前兩個結果中的其中一個一樣，則把此結果作為最后結果輸出，若與前兩個結果都不一樣，則認為此鈔券產品不能識別。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于顯微成像法的精密計數裝置，其特征在于:包括鈔券傳輸系統(tǒng)(I)、鈔券定位機構(2)、圖像采集系統(tǒng)(3)以及顯微成像系統(tǒng)(4)，所述鈔券傳輸系統(tǒng)(I)設置在機架(5)上，所述圖像采集系統(tǒng)(3)通過支架(6)設置在鈔券傳輸系統(tǒng)(I)上方，所述顯微成像系統(tǒng)(4)通過升降調節(jié)機構與支架(6)連接且設置在圖像采集系統(tǒng)(3)與鈔券傳輸系統(tǒng)(I)之間，所述鈔券定位機構(2 )設置在鈔券傳輸系統(tǒng)(I)上用于將鈔券傳輸系統(tǒng)(I)上輸送的鈔券(7)定位在圖像采集系統(tǒng)(3)的采集范圍內，所述鈔券傳輸系統(tǒng)(I)、鈔券定位機構(2)以及圖像采集系統(tǒng)(3)分別與控制系統(tǒng)連接。
2.根據權利要求1所述的基于顯微成像法的精密計數裝置，其特征在于:所述圖像采集系統(tǒng)(3)包括至少一個相機，所述相機對鈔券側面金屬線位置進行成像、計數。
3.根據權利要求1或2所述的基于顯微成像法的精密計數裝置，其特征在于:所述鈔券定位機構(2)包括氣缸、擋板、檢測傳感器以及控制電磁閥，所述擋板與氣缸的活塞桿連接，所述氣缸、檢測傳感器以及控制電磁閥分別與控制系統(tǒng)連接。
4.一種如上述權利要求所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:包括以下步驟: a)、將鈔券產品經大張分百過數、裁切后，直至小張捆千、塑封； b)、將千張鈔券產品置于鈔券傳輸系統(tǒng)上進行輸送，當檢測傳感器檢測到千張鈔券產品后，將信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達控制電磁閥動作指令，氣缸帶動擋板伸出，將千張鈔券產品擋住定位，然后由檢測傳感器將千張鈔券產品到位信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)下達指令給圖像采集系統(tǒng)中的相機，所述相機則對千張鈔券產品側面金屬線位置進行成像，所述圖像采集系統(tǒng)成像的圖像為經過顯微成像系統(tǒng)對塑封后千張鈔券產品側面輪廓進行放大后的圖像； C)、由圖像采集系統(tǒng)成像的圖像經過圖像分析系統(tǒng)進行成像分析處理，將計數結果通過上位機顯示，成像完成后的千張鈔券產品由鈔券傳輸系統(tǒng)輸出至人工收集工位，完成對千張鈔券產品的精確計數。
5.根據權利要求4所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:在所述步驟a)中，在千張鈔券產品中每五把調頭布置，其中每一百張為一把，在所述步驟b)中，所述圖像采集系統(tǒng)包括兩個相機，所述兩個相機分別對千張鈔券產品中上下五把產品側面金屬線位置進行成像。
6.根據權利要求5所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:在所述步驟c)中，將圖像采集系統(tǒng)采集的千張鈔券產品側面輪廓圖像進行分析處理，首先對圖像進行預處理，具體包括圖像去噪、圖像銳化、Gabor濾波、圖像二值化、連接間斷點以及條紋計數。
7.根據權利要求6所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:所述圖像去噪采用高斯濾波方法，所述圖像銳化采用Laplace邊緣銳化方法，所述圖像二值化采用一維最大熵分割。
8.根據權利要求6所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:對經過圖像二值化處理后的圖像進行條紋圖像間斷點的連接，然后進行逐行計數對每行像素進行數學統(tǒng)計得出最終結果； 首先，條紋圖像間斷點的連接與多余的去除，具體為搜索圖像每列像素值，若該列白色像素個數大于Tl，則該列像素值全部設為255，否則該列全部設置為O，其中，Tl為一與圖像高度有關的參數，取經驗值，一般取圖像高度的2/3 ； 其次，條紋統(tǒng)計計數，具體為對上一步圖像處理結果從左到右進行掃描，每檢測到一次黑到白的調變計數器加1，每一行有一個計數結果，最后對結果進行統(tǒng)計，取次數出現最多的一個為計數結果。
9.根據權利要求8所述的基于顯微成像法的精密計數裝置的計數方法，其特征在于:采用在圖像中靠近中間部分分割一定間隙分別取3段圖像，先對前兩個圖像進行計數，核對，若結果一致則將此結果作為最后結果輸出，若結果不一致則對第三幅圖像進行計數，此結果與前兩個結果中的其中一個一樣，則把此結果作為最后結果輸出，若與前兩個結果都不一樣，則認為此鈔券產品不能識別。
【文檔編號】G06M7/06GK104268623SQ201410477217
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】毛林, 劉建佳 申請人:成都印鈔有限公司, 中國印鈔造幣總公司