專利名稱：用于確定引入到硬幣接收器單元中的硬幣正確中心的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的用于確定引入到硬幣 接收器單元內(nèi)的硬幣正確中心的方法。
背景技術(shù)：
WO 2004/075124 Al公開了一種用于檢測硬幣的方法，其中通過圖像 傳感器記錄硬幣的圖像.為了確定記錄區(qū)域的大小，即通過硬幣重疊圖像 傳感器的記錄區(qū)域，硬幣的直徑是借助于一列圖像傳感器通過掃描最高點(diǎn) 來確定。在已知的現(xiàn)有技術(shù)中，i4JL的計(jì)算是通it^硬幣中心的一條線上 掃描前邊緣用以確定時(shí)間，在重疊區(qū)域，硬幣的圖傳被記錄，軋花或者圖 案的識(shí)別將在更進(jìn)一步的處理步驟中實(shí)現(xiàn)。該圖案識(shí)別是基于分析硬幣的 轉(zhuǎn)換圖像，其中硬幣的圓形區(qū)域或者近似圓形區(qū)域繞其中心360。展開，因 此知道正確中心是十分重要的，因?yàn)橹行牡牟痪_定義會(huì)直接影響所述測 定過程的可重復(fù)性。可以看出相應(yīng)于上述現(xiàn)有技術(shù)的中心檢測不U夠精 確的。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的根本目的是提出 一種用于確定引入到硬幣接收器系統(tǒng)中 的硬幣的正確中心的方法，該方法從已知技術(shù)領(lǐng)域檢測可能中心開始，在 不需要特別復(fù)雜測定的情況下確定正確中心。來實(shí)現(xiàn)。有利的擴(kuò)展和改進(jìn)可以通it^屬權(quán)利要求給出的措施實(shí)現(xiàn)。硬幣的邊緣區(qū)域繞硬幣可能中心以M過其可能邊緣的展開，使得當(dāng) 可能中心相對(duì)于正確中心移位時(shí)產(chǎn)生的邊緣的圖像至少為近似的正弦曲 線，通過利用所選起始點(diǎn)的振幅和相位角，從至少近似正弦曲線的分析能 夠確定正確中心。因此以較低計(jì)算復(fù)雜性，通過筒化超過可能邊緣的邊緣 區(qū)域的轉(zhuǎn)換能夠進(jìn)行中心的精確確定。有利地，在可能中心與正確中心之間的偏離或者偏移量的大小由最大
和最小振幅的差值確定，偏移的相位角是由最大振幅的相位角與最小振幅 反向的相位角的平均值來確定。硬幣的準(zhǔn)確半徑是由邊緣區(qū)域的內(nèi)部半徑 與最大和最小振幅的平均值之和來確定。偏離或者偏移的大小以及偏移方向還能夠由其它的方法確定，正弦曲 線的質(zhì)量會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。例如，相位角可以通過確定最大或者最小振幅的位置來確定，偏離大小可以由在特定相位角的最大振幅以及與最大或者最小振幅成-90?；蛘?+卯°時(shí)的相位角確定的振幅之間的差值來確定。硬幣的正確中心由邊緣區(qū) 域的內(nèi)部半徑以及與最大振幅所在位置成-卯。或者+卯。時(shí)相位角對(duì)應(yīng)的振 幅的和值來確定。確定中心時(shí)可能僅用到圖像的一部分，例如僅用到成<線幣的上半部， 以便節(jié)省傳輸圖傳Jt據(jù)的時(shí)間。因此轉(zhuǎn)^H開僅是正弦函數(shù)的一半。有利地，本發(fā)明的方法還能夠應(yīng)用在硬幣帶有角或者波浪形的情況， 硬幣邊緣的正弦曲線和一條曲線重疊，所述曲線的周期表示角或者波浪形 的數(shù)目或者它的振幅表示角或者波浪形的深度。因此偏離的大小、相位角以及硬幣波浪形或者角的數(shù)目例如能夠由轉(zhuǎn) 換邊緣線的傅立葉變換來確定。基本上本發(fā)明的思想在于>^硬幣邊緣線利用極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換生成本質(zhì)上 的正弦曲線，通過對(duì)其分析以快速精確的方式確定硬幣的中心。除了已經(jīng) 指出的方法，還可以使用其它已知的方法確定邊緣線的^。除了精確計(jì)算方式，能夠使用近似值，該近似值能夠?yàn)橛上鄳?yīng)的應(yīng)用 情況給定的邊^(qū)^提供足夠的結(jié)果，諸如系列產(chǎn)品的重復(fù)性等。


在下面參照附圖的描述中詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的方法。所示附圖為圖1示出帶有繞正確中心A極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)以;M目對(duì)于正確中心向右下移位的可能中心B的硬幣的示意圖， 圖2示出硬幣邊緣區(qū)域的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換a) 圍繞正確中心，以及b) 圍繞移位的可能中心，
圖3示出帶有波浪形邊,廓的硬幣，圖4示出硬幣邊緣區(qū)域在正確中心以;ME移位的可能中心的展開，圖5示出帶有偏移中心的圓形視圖，以便解釋轉(zhuǎn)換邊緣線的形式。
具體實(shí)施方式
正如公開內(nèi)容用作本申請(qǐng)的組成部分的WO 2004/075124的現(xiàn)有技術(shù) 中已經(jīng)描述的，通過其中>^>開的方法能夠確定中心或者直徑。但是，直徑 或者中心還能夠通過光柵以及傳感器找到。但是這樣的確定對(duì)于通過圖像 記錄以及圍繞中心作360。圓周展開的方法進(jìn)行圖案識(shí)別、例如極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 來說并不足夠精確。因此該中心被稱作為可能中心。通過圖像傳感器、在 硬幣的記錄過程中實(shí)際出現(xiàn)的中心被稱作為正確中心。在圖1中，示出帶有正確中心A以及向右下大約45°移位了 5R的中心 B的硬幣1，這些中心同樣作為極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的中心。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方 法，從可能中心B和對(duì)應(yīng)直徑開始，采用極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，例如硬幣邊緣區(qū)域 的展開，其中極坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯亲鴺?biāo).在圖2中，示出一方面，硬幣1關(guān)于正確中心A展開其邊緣區(qū)域，以 及另一方面，圍繞移位了 3R的可能中心B展開。因此為了加速轉(zhuǎn)換，進(jìn)半徑&的邊界線2限定的邊緣區(qū)域可以觀察。硬幣1的準(zhǔn)確半徑標(biāo)為RM 以及可能半徑標(biāo)為Ro，其在硬幣引入到測量區(qū)域時(shí)被確定。邊緣區(qū)域的寬 度必須選擇為使得帶有移位了 SR中心的硬幣仍然包括在該邊緣區(qū)域內(nèi)。 因此邊緣區(qū)域的半徑適用于Rl < Ro國ARinax和R2 > Ro + ARmax由此AR咖x是在確定硬幣的可能中心時(shí)的最大誤差3Rmax以;ME確定 硬幣的可能半徑的最大誤差dRm^之和在對(duì)應(yīng)于可能中心和正確中心的情況下，在轉(zhuǎn)換后的圖示中，硬幣i的邊緣產(chǎn)生對(duì)應(yīng)圖2a—條直線4。在關(guān)于可能中心、即移位的中心的極坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換的展開的情況下，產(chǎn)生用于邊緣的至少近似正弦曲線5 (圖2b)， 其在下面稱為正弦曲線。參照?qǐng)D5，詳細(xì)解釋轉(zhuǎn)換的邊緣線(正弦曲線5)的形式。在圖5的圖
標(biāo)中，(O1是極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的中心以及0。是具有半徑ro的硬幣的中心。坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換中心Oi與硬幣中心0。之間的偏移是d。硬幣的邊緣點(diǎn)P到硬幣中心 的距離為ro并且到轉(zhuǎn)換坐標(biāo)的中心的距離為n，相對(duì)應(yīng)的相位角為(l)Q和(lh。計(jì)算從坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中心到硬幣邊緣點(diǎn)的距離ri (圖2和圖4中轉(zhuǎn)換坐標(biāo) 系統(tǒng)的縱坐標(biāo))的公式如下所示<formula>formula see original document page 6</formula>如果轉(zhuǎn)換坐標(biāo)中心Oi與硬幣中心0。之間的偏移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于硬幣的半徑r0d《r0那么相位角之間的差值也非常小<formula>formula see original document page 6</formula>上面的方程能夠作如下轉(zhuǎn)換<formula>formula see original document page 6</formula>或者如果僅考慮距離的變化<formula>formula see original document page 6</formula>因此清楚的是，至少在硬幣中心與轉(zhuǎn)換中心之間的偏移與硬幣半徑相 比很小的情況下，事實(shí)上以圍繞值r。正弦函數(shù)(或者余弦函數(shù))描述轉(zhuǎn)換 圖中邊緣線的變化。但是，中心之間的偏移越大，邊緣曲線將越偏離正弦函數(shù)。從圖5的 圖標(biāo)中，清楚的是，例如其中r—ro的角區(qū)域(l)p。s (邊緣線的部分D從逆時(shí) 針的方向朝向C )小于其中r^r。的角區(qū)域(lwg，并且偏移量d越大，角區(qū) 域之間的差也越大，這被稱為"近似正弦曲線"。從初始相位角0=0°開始沿著順時(shí)針方向展開，參照?qǐng)D2b檢查正弦曲線的振幅，并且實(shí)際上以這種方式得到振幅的最大或者最小值以;M目關(guān)的相位角。這種情況的發(fā)生是通it^始角的指定距離開始，在正弦曲線5 上比較坐標(biāo)值的差。從最大的縱坐標(biāo)值A(chǔ)max、最小的縱坐標(biāo)值A(chǔ)幽以及它們的相位角，能 夠計(jì)算出硬幣RM的準(zhǔn)確半徑、從正確中心到可能中心的偏移以及偏移 的相位角3①，使得轉(zhuǎn)換中心能夠移到硬幣的正確中心。<formula>formula see original document page 7</formula>OVin是逆時(shí)針到最小值時(shí)的相位角。參考圖2b，例如①，她能夠如下計(jì)算0，min=<Dmin+7r，計(jì)算的角^A弧度。此處的&是邊緣區(qū)域的內(nèi)部半徑 (如圖l和圖2)。根據(jù)本發(fā)明的方法還能夠應(yīng)用在具有非圓形輪廓但具有角或者波浪形的硬幣。這種硬幣例如在圖3中示出。圖4依次示出根據(jù)圖3硬幣的邊緣區(qū)域的展開，圖4a顯示了圍繞正確 中心的展開，例如轉(zhuǎn)換中心與硬幣的中心一致的情況下的展開，其中圖4b 示出圍繞可能移位中心的展開。從圖4中可以看出，邊緣曲線具有重復(fù)的 最大值和最小值，其周期P表示波浪形的數(shù)量，以及在最大值和最小值之 間的振幅表示輪廓深度T。在圖4b中，對(duì)應(yīng)于圖4a的邊緣曲線和正弦曲線重疊，4吏用平均值過 濾法來確定從正確中心到可能中心的偏移量，通過這種平均值過濾法能夠計(jì)算出經(jīng)過調(diào)整的光滑曲線。最大值、最小值以;M目位角通過上述的類似方式確定，以l更確定可能中心偏離正確中心的大小和方向。為了確定波浪形的數(shù)目、它的深度T以及周期P，可以使用當(dāng)前的邊 緣線(圖4b )或者使用當(dāng)前邊緣線經(jīng)過調(diào)整線的轉(zhuǎn)換數(shù)目。為了計(jì)算引入硬幣的正確中心和準(zhǔn)確半徑，例如應(yīng)該引用下面的方法 步驟a) 對(duì)硬幣最初圖^ii行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，關(guān)于硬幣可能半徑和可能中心的 先前知識(shí)因此用來限定變換區(qū)域。實(shí)際上，可以將在大小為400x600像素 初始圖像上圍繞硬幣邊緣線的相關(guān)區(qū)域轉(zhuǎn)換成大小大約為40 x 60像素的 轉(zhuǎn)換圖像(即，通過系數(shù)IOO降^lt據(jù)量)，然而其中包括所有的相關(guān)信息。b) 在轉(zhuǎn)換的圖像中找到邊緣線，記錄第一個(gè)超過指定閾值(背景)的 最大值的位置，例如在每一列中從上部到底部。
C)清理并且平衡邊緣線(刪除反常值)。為了在"有角的"的硬幣(圖3，圖4)的情況下記錄邊緣的波浪形和角，生成邊緣線的兩條不同的經(jīng)過 調(diào)整的副本。例如通過3個(gè)像素的一維平均值濾波法生成一條調(diào)整過的邊 緣曲線，并且通過充分大的平均值濾波法(例如15個(gè)<象素)生成邊緣曲線 的另一個(gè)副本。接下來通過輕m調(diào)整與大量地調(diào)整的邊緣線的比較，能 夠獲得關(guān)于角的數(shù)目和形式的信息(如圖3和圖4的說明)。d)計(jì)算出調(diào)整邊緣線的最大和最小值，于是得到尋找的^IU中心和 半徑)。b)和c)能夠用其它已知的方法實(shí)現(xiàn)，因此不再做更詳細(xì)地論述。
權(quán)利要求
1.一種用于確定引入到硬幣接收器單元中的硬幣正確中心的方法，其中通過傳感器裝置確定可能中心并且記錄要檢查的硬幣的圖像，其特征在于，利用硬幣的圖像，圍繞可能中心以及超出其可能邊緣展開硬幣邊緣區(qū)域，在可能中心相對(duì)于正確中心移位時(shí)，硬幣邊緣描繪為至少近似正弦曲線，并且利用所選起始點(diǎn)的振幅和相位角、從至少近似正弦曲線的分析中確定正確中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，可能中心與正確中心之 間的偏離大小由至少近似正弦曲線的最大和最小振幅差值的一半來確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，可能中心和正確 中心之間偏移的方向由在至少近似正弦曲線出所指的最大振幅所在位置 和偏移半個(gè)周期的最小振幅所在位置的相位角的平均值來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在硬幣的 輪廓邊緣帶有角或者波浪形的情況下，至少近似正弦曲線W示角或者波 浪形的曲線重疊，并且使用平均值過濾法確定至少近似正弦曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通it^目對(duì)于過濾的近似 正弦曲線的整個(gè)線上的最大和/或最小值的數(shù)目確定角或者波浪形的數(shù)目。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，確^IL開區(qū)域相對(duì)于邊 界線的正弦曲線的最大振幅，并且利用最大振幅值與正弦曲線相對(duì)于邊界 線的在相位角是-卯°時(shí)的振幅值之間的差值確定正確中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，硬幣的準(zhǔn) 確半徑由邊緣區(qū)域的內(nèi)部邊界線的半徑與至少近似正弦曲線的最大和最 小振幅和值的一半之和來確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于確定引入到硬幣接收器單元中的硬幣的正確中心的方法。根據(jù)所述方法，通過傳感器裝置確定硬幣的可能中心，并且記錄將要檢查的硬幣的圖像。利用所述硬幣的圖像，展開圍繞可能中心的硬幣的外圍區(qū)域以及超過硬幣可能邊緣的區(qū)域，當(dāng)可能中心從正確中心移位，硬幣的邊緣表現(xiàn)為近似的正弦曲線。通過利用所選起始點(diǎn)的振幅以及相位角，分析至少正弦曲線來確定硬幣的正確中心。
文檔編號(hào)G07D5/00GK101120383SQ200680004015
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者克勞斯·斯平勒爾, 安德烈亞斯·庫萊朔, 曼弗雷德·沃爾尼, 羅伯特·庫羅納 申請(qǐng)人:沃爾特漢克機(jī)械工作室有限及兩合公司