ES2223069T3 - Metodo de discriminacion de billetes de papel. - Google Patents

Abstract

EN LA PRESENTE INVENCION SE PRESENTA UN METODO DE DISCRIMINACION QUE REDUCE EL TAMAÑO DE LA MEMORIA Y VALIDA BILLETES DE BANCO A ALTA VELOCIDAD. SEGUN LA PRESENTE INVENCION, LA LUZ REFLEJADA O LA LUZ TRANSMITIDA DESDE UN BILLETE ES RECIBIDA POR UN DETECTOR DE IMAGENES, LOS DATOS DE LAS IMAGENES SE GUARDAN EN UN DISPOSITIVO DE MEMORIA, SE CORTA UNA REGION DEL BILLETE DE LOS DATOS DE IMAGENES DEL DISPOSITIVO DE MEMORIA, LOS DATOS DE LAS IMAGENES CORTADOS DEL BILLETE SE BLOQUEAN Y NORMALIZAN Y SE ACTIVA UN BIT CORRESPONDIENTE AL VALOR BLOQUEADO, LOS DATOS DE LAS IMAGENES DEL BILLETE BLOQUEADOS SE CODIFICAN EN DATOS PROTOTIPO Y LOS DATOS PROTOTIPO CODIFICADOS POR COMPRESION SE COMPARAN CON LOS DATOS PROTOTIPO DE LOS BILLETES DE REFERENCIA PREVIAMENTE GUARDADOS EN LA MEMORIA PARA DISCRIMINAR EL BILLETE.

Description

Método de discriminación de billetes de papel.

1. Campo del invento

El presente invento se refiere a un método de discriminación de billetes de papel que facilita el tratamiento de identificación comprimiendo y codificando eficientemente los datos de imagen de billetes de papel tales como billetes (papel moneda) y comprueba cuando se están discriminando los billetes de papel.

2. Descripción de la técnica anterior

En las máquinas de discriminación de billetes tradicionales equipadas con un sensor o detector de línea de imagen para recoger los datos de imagen de la superficie de entrada de un billete y realizar la discriminación del billete, en el caso de que se haga un intento de discriminar no solamente tres tipos de billetes Japoneses sino también billetes extranjeros al mismo tiempo, hay una máquina de discriminación de billetes en la que los datos de imagen de referencia - usualmente llamados un formato tipo - son preparados y en la que los datos de imagen de referencia y los datos de imagen de otro billete que ha de ser discriminado son comparados para juzgar el tipo de papel moneda, dirección de transporte y autenticidad.

Sin embargo, en tal método de discriminación general tradicional, los datos de un área diminuta son tratados para realizar una identificación exacta o precisa, como se ha descrito por ejemplo en el documento nº 260187/1992. También en el caso en que se hayan empleado datos ópticos, está condicionado en muchos casos que el valor de los datos ópticos no excede del límite superior de un valor de referencia y que tales datos ópticos son mayores que el límite inferior del valor de referencia. Además, como se trata una gran cantidad de datos para el billete, hay muchos casos en los que un área de imagen predeterminada para cada tipo de papel moneda es especificada para elevar una velocidad de tratamiento y en los que las características solamente de esa área son extraídas para juzgar el tipo de papel moneda o similar.

En los métodos de discriminación antes mencionados, en el caso en que el número de tipos de los billetes que han de ser manejados es incrementado, las áreas especificadas respectivas son diferentes y existe la necesidad de encontrar el área especificada para cada billete, así existe el problema de que se requiere un tiempo adicional para el desarrollo para encontrar área especificada para cada billete. También, resolver los datos de imagen en múltiples valores ha resultado una de las causas principales que alarga el tiempo de tratamiento. Además, en caso en que existe la necesidad de discriminar una variedad de billetes con la misma máquina de discriminación, hay un deseo de un método de discriminación de billetes de papel que reduzca un tamaño de memoria requerido y aún pueda realizar la discriminación del billete a una velocidad elevada.

Tal método es conocido por el documento de patente Europea nº 0.472.192 (Oki Electric Industry Co., Ltd.).

Una desventaja del método conocido a partir de la publicación de la técnica anterior es que se trata una gran cantidad de datos, lo que requiere un tamaño de memoria considerable y que también requiere mucho tiempo de tratamiento y en consecuencia, es incapaz de acelerar la discriminación del billete.

Resumen del invento

El presente invento se refiere particularmente a un método para discriminar un billete de papel, comprendiendo dicho método las siguientes operaciones:

- recibir luz reflejada o luz transmitida desde el billete de papel por un detector de imagen para obtener por ello los datos de imagen, y almacenar los datos de imagen en un dispositivo de memoria;

- cortar una región del billete de papel desde los datos de imagen del dispositivo de memoria;

- tratar previamente los datos de imagen del billete de papel cortado para dividirlos en bloques;

- codificar por compresión los datos tratados previamente de cada uno de los bloques para formar datos de diseño en forma de datos codificados binarios;

- repetir dicha codificación por compresión para todos los datos tratados previamente de los bloques;

- obtener una pluralidad de valores de grupo, cada uno de los cuales es expresado con una palabra formada por combinación de dichos datos codificados binarios de datos de diseño codificados por compresión para un número predeterminado de bloques; y

- comparar los valores de grupo con los valores de grupo almacenados previamente de datos de diseño de referencia para discriminar el tipo de billete de papel en cada posición de grupo correspondiente.

Es el objeto impedir la desventaja anterior en el sentido de que se ha propuesto un simple método de discriminación de billete de papel fiable. A fin de cumplir este objetivo un método del tipo referido en el preámbulo de acuerdo con el invento está caracterizado según la parte de caracterización de la reivindicación 1ª. Aunque la técnica anterior obtiene la diferencia de brillo entre los datos de valor medio y el valor medio calculado, indicada por valor digital para bloques respectivos, el presente invento comprime un dato del elemento de imagen de 256 graduaciones producidas desde un convertidor A/D en 4 graduaciones indicadas por 4 bits como se ha mostrado en las figs. 10A, 10B y 10C. La característica reside en que datos de 4 bits expresan las 4 graduaciones y no 16 graduaciones. Las posiciones de los bits respectivos expresan el nivel de los bloques como se ha mostrado en la fig. 10B.

Se han especificado realizaciones preferidas del método de acuerdo con el invento en las reivindicaciones secundarias 2ª a 9ª.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos:

La fig. 1 es un diagrama de bloques para mostrar un ejemplo de un aparato de discriminación de billetes del presente invento;

La fig. 2 es un diagrama de bloques para mostrar los detalles de una sección de juicio de tratamiento de imagen en la fig. 1;

La fig. 3 es un diagrama de flujo para mostrar un ejemplo de la operación completa del presente invento;

La fig. 4 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de la operación de discriminación del presente invento;

La fig. 5 es parte de un diagrama de flujo para mostrar un ejemplo de la operación de discriminación de billetes del presente invento;

La fig. 6 es parte de un diagrama de flujo para mostrar un ejemplo de la operación de discriminación de billetes del presente invento;

La fig. 7 es un diagrama para explicar la extracción de borde de billete;

La fig. 8 es un diagrama para mostrar un ejemplo de la operación de bloqueo de un billete;

La fig. 9 es un diagrama para explicar el tratamiento previo de los datos de imagen del presente invento;

Las figs. 10A a 10C son diagramas para explicar la codificación por compresión de los datos de imagen del presente invento;

La fig. 11 es un diagrama de flujo para mostrar un ejemplo de la operación de aprendizaje del presente invento; y

La fig. 12 es un diagrama para explicar una realización del presente invento.

Descripción de las realizaciones preferidas

En máquinas de discriminación de billetes para discriminar una amplia variedad de valores de divisas en muchos países, si la cantidad de datos de discriminación que resulta una referencia para la comparación resulta menor reduciendo la cantidad de datos que ha de ser manejada y el tiempo requerido para discriminación por tipo de papel moneda será reducido. Reducir el tamaño de datos es requerido necesariamente para realizar rápidamente el tratamiento. El presente invento, en las máquinas de discriminación de billetes a las que son transportadas 15 hojas de billetes por segundo, proporciona un método de discriminación que consigue la discriminación simultánea de 304 patrones (76 tipos de papel moneda y cuatro direcciones) mientras muestrea los datos de imagen de la superficie completa del billete.

Una realización preferida del presente invento será descrita en detalle a continuación basada en los dibujos.

La fig. 1 muestra un ejemplo de un aparato de discriminación de billetes para poner en práctica un método de discriminación del presente invento. Se transporta un billete 1 a través del paso bajo superficie de un módulo sensor 4, que está formado integralmente con medios 2 emisores de luz que consisten en una matriz de diodos emisores de luz o luminiscentes y con un sensor de línea 3 como medios de recepción de luz para recibir la luz reflejada desde el billete 1. La señal de vídeo analógica VSA procedente del sensor de línea 3 es convertida en una señal de vídeo digital de 8 bits VSB por un convertidor A/D 5 y se introduce en una sección 10 de tratamiento/juicio de imagen. Los detalles de la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen son como se ha mostrado en la fig. 2.

En la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen, la señal de vídeo VSB es acumulada en una memoria FIFO 11 (Primero en Entrar Primero en Salir) y también es secuencialmente transferida y escrita a una región seleccionada de una memoria principal (tampones dobles) 12 a través de la sección correctora 101 en un procesador de señal digital (DSP) 100. El DSP 100 coopera con una ROM 110 en la que están almacenados programas de control para desarrollar los datos de imagen de la cantidad de un billete en la memoria principal 12. El DSP 100 tiene una sección 102 de bloqueo y codificación por compresión que bloquea y codifica por compresión la señal de vídeo VSB que es introducida a través de la memoria FIFO 11, y también tiene una sección de control 103 de comparación/juicio que emite un resultado de juicio DR. También, la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen tiene una memoria flash 13 para diseño de código de referencia en la que los diseños de código de referencia para distintos billetes están almacenados. El diseño de código de referencia RC y los datos CS comprimidos y codificados de un billete discriminado que es de una parte de la memoria principal 12 son comparados en la sección de control 103 de comparación/juicio, y el resultado del juicio DR es emitido. La sección 10 de tratamiento/juicio de imagen realiza comunicación de datos con una sección 20 de control de discriminador que controla un discriminador (validador de billetes) a través de un puerto doble RAM 14. Obsérvese que la memoria flash 13 es una memoria de lectura solamente que puede volver a escribirse eléctricamente y que la memoria principal 12 funciona como tampones dobles y es una RAM que tiene una memoria de datos de imagen, una memoria de área de trabajo, etc.

Además, la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen tiene una sección 15 de control de lectura. La sección 15 de control de lectura realiza el control de encendido y apagado de los medios emisores de luz 2, recibe una señal de reloj mecánica ES desde un codificador giratorio 6 usado para determinar el intervalo de exploración del sensor de línea 3 cuando el billete 1 es transportado, realiza el control de lectura del convertidor A/D 5, realiza el control de escritura de datos de la memoria FIFO 11, y genera una temporización RT de control de lectura del sensor de línea 3. En el trayecto de transporte para el billete 1, están instalados un sensor de paso 7 para detectar el paso del billete 1 y un sensor 8 de autenticación (detecta el billete genuino o falsificado) para detectar el billete genuino o falsificado. La señal de paso PS desde el sensor 7 de paso es introducida a la sección 15 de control de lectura dentro de la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen y también es introducida a la sección 20 de control discriminadora. La señal detectada desde el sensor de autenticación 8 es también introducida a la sección 20 de control de discriminador. La sección 20 de control de discriminador está conectada a la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen y está también conectada a la sección de control del cuerpo principal (por ejemplo controlador de dispositivo superior) 30 tal como un procesador de pago con billetes.

La fig. 3 es un diagrama de flujo que muestra el ejemplo de funcionamiento del DSP 100 dentro de la sección 10 de tratamiento/juicio de imagen en las figs. 1 y 2. En primer lugar, la inicialización requerida para el hardware, tal como un mecanismo de transporte del billete, es realizada (Operación S1), y es comprobado si no hay nada anormal en el estado del hardware (Operación S2). Después de ello, el hardware es puesto en un estado de espera de orden mecánica. Si la orden mecánica es introducida y se instruye un inicio de la operación por una CPU principal que está en la sección 20 de control de discriminador (Operación S3), se juzga si la orden es un comienzo de discriminación o no (Operación S6). En el caso de la discriminación, la discriminación es realizada (Operación S100). Cuando no hay orden de discriminación en la Operación S6, se juzga si hay un comienzo de aprendizaje o no (Operación S7). En el caso del aprendizaje, el aprendizaje es realizado (Operación S200). Cuando no es el comienzo del aprendizaje en la Operación S7, se juzga si es el ajuste de modo RAS el que es el modo que puede ejecutar un programa especial creado para prueba o evaluación (Operación S8). En el caso del ajuste del modo RAS, se tratan varias órdenes RAS (Operación S9). "RAS" es una abreviatura de "Fiabilidad, Disponibilidad y Servicio". En el caso en que la orden no es el ajuste del modo RAS en la Operación S8 antes mencionada, la Operación S9 vuelve a la Operación S3 antes mencionada después de que se hayan tratado distintas órdenes. También, la Operación S200 y la Operación S100 vuelven a la operación S3 antes mencionada después de que el aprendizaje se haya tratado y después de que se haya tratado la identificación, respectivamente.

La fig. 4 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo del funcionamiento detallado del proceso de discriminación antes mencionado (Operación S100). Si el proceso de discriminación ha comenzado, datos de nivel negro, que son datos de salida de tiempo oscuro, son recogidos (Operación S101) leyendo la salida del sensor de línea 3 en el estado cuando el LED de los medios 2 emisores de luz está apagado, a fin de recoger primero la salida del sensor de línea 3. Después de ello, los medios emisores de luz 2 son encendidos (Operación S102), y se ejecuta el envío de una respuesta mecánica (Operación S103) escribiendo una respuesta de finalización de la preparación de la discriminación al puerto doble RAM 14 y generando una interrupción para informar a la CPU principal. A continuación, si es detectado un paso del billete 1 por el sensor de paso 7, la señal de paso PS a la llegada del billete ajusta la sección 15 de control de lectura en activa (Operación S104), y la señal de vídeo VSA procedente del sensor de línea 3 es convertida desde su valor analógico a un valor digital VSB por el convertidor A/D 5 y el valor digital VSB es escrito en la memoria FIFO 11. Después de ello, la señal digital de vídeo VSB es corregida por la sección de corrección 101 en el DSP 100, y el resultado es escrito en uno de las memorias tampón dobles de la memoria principal 12. El sensor de línea 3 realiza la recogida de los datos de imagen (Operación S110), mientras se está ejecutando la corrección en la sección de corrección 101 usando los datos de nivel negro recogidos y tratados cuando la discriminación ha comenzado y también usando los datos de nivel blanco y datos de nivel negro que han sido escritos en la memoria flash 13 ejecutando previamente un programa.

Cuando se ha completado la recogida de los datos de una hoja o lámina de imagen, se conmutarán las memorias tampón dobles (Operación S111). Es decir, una memoria tampón que es la región recogida de datos de la memoria principal 12 es conmutada a una región de discriminación, y la otra memoria tampón en la que ha sido completada la discriminación es conmutada a una región correlativa de datos para el billete que se ha de discriminar a continuación. El permiso de esta conmutación es ejecutado posibilitando una interrupción del sensor de paso 7. Con esto, las memorias tampón dobles son puestos en un estado de espera de recogida de datos (Operación S112) para el billete que ha de ser discriminado a continuación. Basada en los datos de recogida, se realiza la discriminación de billetes mostrada en detalle en las figs. 5 y 6 (Operación S1000), y un resultado de discriminación DR es enviado desde la sección 103 de control de comparación/juicio (Operación S113). El envío anterior del resultado DR es realizado enviando el resultado al puerto doble RAM 14 y generando una interrupción de respuesta para informar a la CPU principal. También, cuando el paso del billete 1 no es detectado en la Operación S104 antes mencionada, se juzga si hay una orden de finalización (Operación S120). Si no hay orden de finalización, la Operación 120 volverá a la Operación S104 antes mencionada, y si hay la orden de finalización, se enviará una respuesta de finalización de discriminación (Operación S121). Los medios 2 emisores de luz son apagados (Operación S122), y la Operación S122 vuelve a la Operación S3 en la fig. 3.

Obsérvese que la corrección antes mencionada de la señal de vídeo analógica VSB que es recogida desde el sensor de línea 3 y almacenada en la memoria principal 12, es realizada en el DSP 100 como sigue. Un nivel de negro es trabajado tanto (1) con los datos previamente almacenados y preparados en la memoria flash 13 ejecutando una orden RAS adicionalmente proporcionada como (2) con los datos tomados ejecutando un programa de adquisición de datos apagando los medios 2 emisores de luz cuando ha comenzado la discriminación. Un nivel de blanco es trabajado con los datos previamente almacenados y preparados en la memoria flash 13 ejecutando la orden RAS adicionalmente proporcionada. Un papel blanco predeterminado está unido a la cara frontal del módulo sensor 4, y el programa de recogida de datos especificado por el RAS es ejecutado. La salida del sensor de línea 3 en ese instante es tomada, y los datos de corrección de nivel de negro y nivel de blanco antes mencionados son tratados promediando una pluralidad de salidas del mismo canal con el DSP 100. Los datos procesados son escritos en la memoria flash 13 por el DSP 100. En el momento de la discriminación, se realiza una operación aritmética para cada elemento de imagen In con la siguiente ecuación (1), basada en los datos de corrección descritos en la memoria flash 13, y se obtiene el valor del elemento de imagen corregido CRn del elemento de imagen enésimo corregido.

(1)CRn = G \ x \ ((165/(Wn - Bn)) \ x \ ((In - BKn)

donde G: datos del primer bit de cada línea, es decir, una ganancia G determinada tanto por los datos de luz recibida debido a la reflexión desde la cinta blanca como a los datos del primer bit debido a la reflexión procedente de la cinta blanca almacenada en la memoria flash 13. En los canales 1 a 5 del sensor de línea 3, una cinta blanca de referencia está unida en una esquina del módulo 4 del sensor de modo que pueda corregirse una cantidad de luz. La ganancia G es ajustada de modo que el valor A/D de la salida del sensor de línea 3 en el instante de la inicialización en conjunto y el valor A/D de la presente salida del sensor de línea 3 resulten iguales entre sí. También, el término "(165/(Wn - Bn) x (In - BKn)" es usado para compensar las fluctuaciones en una tensión representativa de la corrección entre canales del sensor de línea 3, en ambiente tal como temperatura, y en un cambio especular.

Wn: Valor promedio de varios resultados de muestreo del nivel de blanco del canal enésimo. Este valor es almacenado en la memoria flash 13.

Bn: Valor promedio de varios resultados de muestreo del nivel de negro del canal enésimo. Este valor es almacenado en la memoria flash 13.

BKn: Valor promedio de varias líneas (varias exploraciones) del nivel de negro del canal enésimo recogido en el estado en que los medios 2 emisores de luz son apagados en el momento del comienzo de la discriminación.

In: Datos de imagen de un billete discriminado del canal enésimo (datos de imagen que han de ser corregidos), y "n" representa los canales números 6 a 95.

La discriminación de billetes en la operación S1000 es ejecutada de acuerdo con los diagramas de flujo mostrados en las figs. 5 y 6. En primer lugar, los bordes del billete 1 son extraídos (operación S1001). La extracción de borde, como se ha mostrado en la fig. 7, es realizada explorando en primer lugar a través del billete objeto de discriminación en direcciones A y B para extraer bordes (borde A y borde B en la figura), y los lados de borde izquierdo y derecho del billete son obtenidos de acuerdo con la siguiente ecuación (2).

Lado \ A: x = a

\hskip0.5cm

y + b1

(2)Lado \ B: x = a

\hskip0.5cm

y + b2

La anterior ecuación (2) está basada en las siguientes razones. Es decir, el lado B es explorado en dirección X en un intervalo predeterminado Y y se obtiene una coordenada lateral (Xbn, Ybn). La coordenada lateral (Xbn, Ybn) es desarrollada (transformación de Huff) a un plano U-V de acuerdo con la ecuación (3) siguiente. El marco de V en el instante de desarrollo es determinado basado en el paso y tamaño del billete.

(3)V = Ybn \ cos(U) + Xbn \ sen(U)

\newpage

Las coordenadas V2 y U2 de las que el número de puntos de intersección es máximo en el plano U-V son obtenidas y a continuación se obtiene una línea del lado B en las coordenadas V2 y U2 como sigue:

a = -cos(U2)(sen(U2)

(4)b2 = V2/sen(U2)

Por ello, se obtiene una ecuación del borde B en la ecuación (2).

Similarmente, el lado A es explorado en la dirección X en el intervalo predeterminado Y y se obtiene una coordenada de borde (Xan, Yan). Como la línea del lado A es paralela a la línea de lado B una inclinación a es la misma y se obtiene una intersección para el eje X. La coordenada de borde (Xan, Yan) es sustituida para la siguiente ecuación (5) y se obtiene un histograma de intersección bA2n para el eje X.

(5)bA2n = Xan - a \ Yan

El número de candidatos B1 del que el histograma de intersección bA2n es un máximo es seleccionado y es supuesto como una coordenada de intersección con el eje X de la línea del lado A. Por ello, se obtiene una ecuación del lado A como la anterior ecuación (2).

Las intersecciones (sub-b1, sub-b2) del eje X, donde el número de candidatos es un máximo con respecto a las dos líneas de la ecuación (2) antes mencionada, son obtenidas sustituyendo los valores de coordenadas de los lados A y B en la siguiente ecuación (6). Las líneas laterales (lados C y D) del billete en la dirección que es perpendicular a las líneas de la ecuación (2) son expresadas por una ecuación (6).

Y = - \ a

\hskip0.5cm

x + sub\_b1

(6)Y = - \ a

\hskip0.5cm

x + sub\_b2

A partir de las ecuaciones (2) y (6) antes mencionadas, el punto de las intersecciones (intersecciones en y) entre las líneas extendidas de los lados C y D y un eje Y son obtenidas por una ecuación (7).

(7)sub\_b1 = borde\_y + a \ borde\_x

donde borde_y es la coordenada y del lado A y borde_x es la coordenada x de la línea del lado A.

A partir del histograma de las coordenadas de intersección obtenido por la ecuación (7), se determina cada número de candidatos sub_b1 y sub_b2 que es el máximo, y a partir de las ecuaciones (2) y (6) se obtienen las coordenadas de cada vértice por la siguiente ecuación (8).

cruce\_xi = (a \cdot sub\_bn + bm)/(1.0 + a \cdot a)

(8)cruce\_yi = (-a \cdot cruce\_xi + sub\_bn)

dónde cruce_xi es la coordenada x de cada vértice (i = 1 a 5), cruce_yi es la coordenada y de cada vértice (i = 1 a 4), "a" es el gradiente lineal de las líneas laterales A o B, "bm" es la intersección con el eje x de la línea de extensión del lado A o lado B (m = 1, 2), y sub_bn es la intersección con el eje y de una línea en la dirección del lado C o lado D (n=1, 2).

Después de que se han extraído los bordes del billete 1 en el modo antes mencionado, el movimiento de los datos de imagen del billete es realizado por la rotación y movimiento obtenidos por el cálculo del vector (transformación de afinado) de modo comenzará la corrección de las líneas oblicuas y el movimiento de los datos de imagen al origen (Operación S1002). Por ello, los datos de imagen de billete de un vértice en el que la imagen del billete ha comenzado son almacenados en la posición de memoria que resulta el origen en un dispositivo de memoria. A continuación, para los datos de la región de billete, como se ha mostrado en la fig. 8, una región de imagen con un tamaño de dirección horizontal; 2 [mm] y dirección vertical; 4 [mm], por ejemplo, (2 elementos de imagen x 4 elementos de imagen) es tomada para ser 1 bloque. Un máximo de 48 x 48 regiones de bloque son reservadas en un dispositivo de memoria, y los datos del billete son convertidos en valores de bloque y almacenados en él (Operación S1003). El tratamiento previo es realizado haciendo un cálculo de acuerdo con la ecuación (9) siguiente a fin de obtener un valor de bloque promedio; avg_img sobre la región completa del valor de bloque; img[i][j] después de la transformación de afinado y bloqueo del valor del elemento de imagen corregido Crn de coordenadas (i, j) mostrado en la fig. 9. La posición en coordenadas del bloque es (y = i, x = j) donde "i" es la coordenada de bloque vertical final (Y-1) determinada por i = 1 al tamaño del billete y "j" es la coordenada de bloque horizontal final (X - 1) determinada por j = 1 al tamaño del billete (Operación S1004). El valor promedio de las partes del bloque de imagen de billete es obtenido dividiendo la suma total de cada valor de bloque img[i][j] por el número total de bloques.

(9)avg\_img = \sum\limits^{Y-1}_{i-0} \sum\limits^{X-1}_{j-0} img[i][j]/Y \cdot X

donde Y y X representan el número de bloques en las direcciones y y x de la imagen obtenida por corrección de líneas oblicuas.

A continuación, se obtiene el valor o distancia promedio avg_dis del valor absoluto de la desviación desde el valor promedio de cada bloque calculando la suma total de los valores absolutos de la diferencia entre cada valor de bloque; img[i][j] y el valor promedio; avg_img de cada bloque obtenida por la ecuación (9) y luego dividiendo la suma total calculada por el número total de bloques. A continuación, la distancia promedio; avg.dis del valor de bloque; img[i][j] y la distancia desde el valor de bloque promedio; avg_img, es decir, la media de las partes sombreadas de la fig. 9 es calculada de acuerdo con una ecuación (10) empleando el valor de bloque promedio avg_img de la ecuación (9). Con esto, un desplazamiento común a valores de bloque respectivos, por ejemplo, la componente de corriente continua de un circuito eléctrico es cancelada, y se calcula una media de valores absolutos desde un valor medio de diseños (por ejemplo, un valor medio de componentes de corriente alterna de un circuito eléctrico).

(10)avg\_dis = \sum\limits^{Y-1}_{i-0} \sum\limits^{X-1}_{j-0} | \ img[i][j] - avg\_img \ | /Y \cdot X

donde Y y X representan el número de bloques en las direcciones y y x de la imagen obtenida por corrección de líneas oblicuas.

A continuación, cada valor de bloque; img[i][j] es normalizado dividiendo un valor de desviación, es decir, el valor de bloque promedio; avg_img sustraído de cada valor de bloque; img[i][j] por el valor de bloque promedio; avg_img. A continuación, de acuerdo con la ecuación siguiente (11), la ganancia y desplazamiento que efectúan sobre los datos de imagen del billete son cancelados y el valor de bloque normalizado NB[i][j] es obtenido.

(11)NB[i][j] = \{img[i][j] - avg\_img\}/avg\_dis

donde "i" representa el número de posición del bloque 0 a Y - 1 en la dirección y, "j" representa el número de posición del bloque 0 a X - 1 en la dirección x, y X e Y representan el número de bloques en las direcciones y y x de la imagen.

Si el tratamiento previo termina del modo antes mencionado, los valores de bloque normalizados tratados previamente; NB[i][j] serán comprimidos y codificados (Operación S1005). Las figs. 10A a 10C son diagramas para explicar la codificación por compresión basada en el presente invento. La fig. 10A muestra una fila de los valores normalizados; NB[i][j] en una dirección x después de que los datos de imagen explorados de una pluralidad de líneas del sensor de línea 3 estén bloqueados por el billete 1, y si los valores de bloque normalizados de esta fila son mostrados visualmente, resultarán como se ha mostrado en la fig. 10B. En el presente invento, intervalos AR1 a AR4 de nivel dividido consistentes en cuatro regiones son asignados al valor de bloque normalizado anterior; NB[i][j]. Entre los intervalos de nivel AR1 a AR4, la región en la que el valor de bloque normalizado; NB[i][j] existe es tomada para ser "1" y la región en la que los valores de bloque normalizados no existen es tomada para ser "0". Los intervalos de niveles son codificados asignando "0" o "1" en orden del intervalo de nivel AR1 al intervalo de nivel AR4. Como resultado, los intervalos de nivel son codificados de forma binaria asignando "1" sólo al intervalo de nivel en el que el valor de bloque normalizado existe y "0" para cada uno de los otros intervalos. Por ejemplo, cuando los datos de imagen están presentes en el intervalo de nivel AR2, se obtiene "0100". Por ello, como se ha mostrado en la fig. 10C, el nivel del valor de bloque normalizado de cada bloque puede ser expresado con un código de 4 bits. La posición de bit indica el intervalo de nivel.

Por ello, los datos de 1 elemento de imagen de niveles de 256 grises expresados con 8 bits, recogidos a partir del convertidor 5 A/D, son bloqueados en un bloque de 2 x 4 y codificados por compresión a un nivel de 4 grises expresado por 4 bits. Después de ello, el tratamiento por compresión, incluyendo la compresión (compactación) del número de operaciones (tiempo de tratamiento) que es realizado por el DSP 100, es realizado poniendo juntos 8 bloques cada uno con un tren de 4 bits de código y manejando un tren de 32 bits de código como 1 palabra. Aquí, los intervalos de nivel AR1 a AR4 son valores almacenados en la memoria flash o memoria rápida 13 determinando previamente un intervalo óptimo con simulación externa.

Del modo antes mencionado, la codificación por compresión de cada bloque normalizado tratado a partir de los datos de imagen es terminada (Operación S1005). El valor de palabra codificada por compresión es llamado valor grupo y expresado por CS[i][k]. Aquí, es establecida una relación de k = j/8 (solamente el cociente de la división es aplicado a k).

(12)RG[i][k] = CS[i][k] \wedge \overline{RC[i][k]}

donde "i" representa el número de posición del grupo 0 a Y - 1 en la dirección y (el mismo que la posición de bloque), "k" representa las posiciones de grupo 0 a (X - 1)/8 y hay unidades en la dirección x, y X e Y representan el número de bloques en las direcciones y y x y una unidad está formada por 8 bloques.

La anterior ecuación (12) es una ecuación para explicar la comparación de un tren de diseño de código de referencia, almacenado en la memoria flash 13 tabulándolo en cada dirección de la denominación del billete que es un candidato de discriminación en una posición de evaluación, con un grupo 1. El Y (producto lógico) es tomado entre el valor del grupo CS[i][k] y NO (negación) de un valor de grupo codificado de referencia RC[i][k] que ha de ser descrito después, y para todos los datos de una hoja de billetes, si el resultado del producto lógico es distinto de "0", el resultado del juicio es tomado para que sea "1", y si el resultado es "0", el resultado del juicio es tomado para que sea "0". Los grupos en que el resultado del juicio en esa posición es "1" son sumados y almacenados en una tabla de valor de evaluación. Este tratamiento es realizado para todos los tipos de papel moneda y direcciones del billete, como un candidato para el juicio exclusivo de dólares americanos (Operación S1006). Después de ello, la tabla de evaluación es recuperada para seleccionar el tipo de papel moneda (dirección) cuyo valor de evaluación es un mínimo (Operación s1007), y es juzgado si el valor de evaluación mínimo, que es el mínimo entre los valores de evaluación para cada tipo de papel moneda (dirección), y está dentro de un valor umbral (Operación S1008).

Si el valor de evaluación mínimo está dentro del valor umbral, el tipo de dinero será determinado y este procedimiento avanzará a la Operación S1021 para el juicio de autenticación. Si el valor de evaluación mínimo está fuera del valor umbral y no hay tipo de papel moneda correspondiente, se juzgará si el billete de dólar norteamericano ha sido un objeto de discriminación (Operación S1010). Si el billete de dólar no es un objeto de discriminación, este procedimiento volverá al comienzo (Operación S113). Si el billete de dólar es el objeto de discriminación, se juzga si el dato detectado es del tamaño norteamericano (Operación S1011). La razón por la que sólo el billete norteamericano tiene algoritmo adicional es que la exactitud de discriminación es detectada extrayendo y evaluando sólo la parte de diseño del billete, debido a que a menudo ocurren desplazamientos de impresión en los dólares norteamericanos y también diseños similares entre denominaciones diferentes del dólar norteamericano. Además, en el DSP 100, 8 bloques cada uno de los cuales tiene cuatro bits por bloque son puestos juntos por una operación de agrupamiento y el tratamiento es realizado en unidades de una palabra (32 bits), reduciendo por ello el número de operaciones de tratamiento en el DSP 100 de manera que la velocidad de operación es incrementada.

En el tratamiento de discriminación de si un tipo de papel moneda es un tipo deseado, una matriz entre un valor del grupo CS que es una matriz de diseño codificado de todos lo bloques normalizados, codificados por compresión y un valor negado correspondiente de un valor de grupo RC que es una matriz de diseño de código de referencia de todos los bloques normalizados dentro de la memoria principal 12 obtenida por un proceso de aprendizaje (que se describirá posteriormente), es decir, es tomado el producto lógico de 32 bits (producto lógico de 8 bloques en el valor bloqueado original). Cuando el producto lógico no es "0", es incrementado un valor de evaluación. El producto lógico de 32 bits es tomado y es obtenido el valor de evaluación en la así llamada palabra, donde los resultados son todos "0" o distintos de "0". Es decir, cuando todos son "0", el resultado del juicio es "0", y en otro caso distinto de ese, el resultado del juicio es "1". El juicio en un diseño puede ser comprendido a partir de la ecuación que toma el resultado del juicio de la ecuación (13).

El valor de evaluación de un billete es el valor añadido de "1" o "0" que es el resultado de cada juicio de una pluralidad de valores de grupo. Si el valor numérico del valor de la evaluación anterior es grande, indicará que hay un gran número de grupos que son inconsistentes entre sí y también indica que hay una larga distancia entre un diseño de referencia y el diseño de un billete discriminado que se ha de discriminar. Aquí, cuando el resultado del juicio es "0" significa que el valor de 8 bloques de una región correspondiente han estado todos dentro de una región indicada por el valor del grupo; RC[i][k] que es un diseño de referencia, y cuando el resultado del juicio es "1" indica que al menos alguno de los bloques correspondientes ha estado lejos de un diseño de referencia (tipo de papel moneda o dirección es diferente, o el billete no es un objeto de discriminación). La distancia mínima aquí se refiere a un valor de evaluación calculado de un billete discriminado que es el menor entre los valores de evaluación obtenidos cada uno añadiendo "1" si el resultado de cada bloque calculado por la operación lógica de la ecuación (12) no es "0". Los valores de evaluación están compuestos por el número total de bloques cada uno de los cuales tiene "1". La operación de la ecuación antes mencionada (12) es ejecutada para todos los tipos de papel moneda que han de ser discriminados, y si el valor de evaluación es el menor como se ha descrito antes y menor que un umbral predeterminado, el resultado de la clasificación (es decir, tipo de papel moneda y dirección del billete evaluado) será emitido como el resultado de la discriminación.

En el caso del dólar norteamericano en la Operación S1011 antes mencionada la parte de diseño es extraída en primer lugar (Operación S1012). Como se ha mencionado antes, la transformación de afinado (Operación S1013), el bloqueo (Operación S1014), el tratamiento previo (Operación S1015), y la compresión y codificación (Operación S1016) son ejecutados, y los valores de evaluación son almacenados en secuencia (Operación S1017) en la tabla de evaluación que está prevista para cada objeto de los candidatos de discriminación donde es realizada la operación no aritmética para la evaluación. Entonces, el valor de evaluación mínimo es recuperado y se juzga si el candidato de tipo de papel moneda correspondiente está presente, basado en si el valor de evaluación es o no es menor que un umbral predeterminado (Operación S1020). Si el tipo de papel moneda correspondiente no está presente dentro de los valores de billete de dólar, este procedimiento volverá a repetirse. Si el tipo de papel moneda correspondiente está presente, el tratamiento de discriminación auténtico es ejecutado basado en los datos del tipo de papel moneda (operación S1021).

Por el otro lado, el proceso de aprendizaje en la Operación S200 es ejecutado de acuerdo a un diagrama de flujo mostrado en la fig. 11. La disposición del diseño de código CS que está codificado por compresión está preparada para una pluralidad de hojas, y una disposición de diseño de código de referencia RC de cada objeto de discriminación de tipo de papel moneda es creado de acuerdo a la operación O (suma lógica) expresada por la ecuación (13).

(13)RC[i][k] = RC[I][k] \ V \ CS[l][I][k]

donde "l" representa el número de billete que ha de ser aprendido (en el caso de n hojas, l = 1 a n), "i" representa el bloque de posiciones de 0 a Y -1 en la dirección y, "k" representa las posiciones del grupo de 0 a (X - 1)/8 y hay 8 unidades de bloque en la dirección x. Y X e Y representan el número de bloques en las direcciones y y x y una unidad está formada por 8 bloques.

Mediante el proceso de aprendizaje basado en la ecuación (13) antes mencionada, un valor de grupo; RC que es un diseño de código referencia es creado para cada dirección de tipo de papel moneda. Es decir, una suma lógica es tomada entre el valor de grupo; CS[i][k] obtenido por datos de bloqueo en la misma dirección para el billete del mismo tipo de papel moneda y el valor de grupo; RC[i][k] almacenado cuando la hoja de un tipo de billetes de banco anterior es aprendida, y la suma lógica es actualizada como un nuevo valor de grupo; RC[i][k]. Aunque el intervalo del valor de bloqueo a veces fluctúa debido a distintas fluctuaciones de billetes regulares, esto es permitido como un diseño de código de referencia. A continuación, el diseño de código de referencia RC es escrito en la memoria flash 13.

En el proceso de aprendizaje una instrucción para el nuevo aprendizaje del diseño enésimo (tipo y dirección de papel moneda) o aprendizaje adicional es recibida desde la CPU principal. A continuación, se juzga si la instrucción es una instrucción para el aprendizaje adicional (Operación S201). En el caso de nuevo aprendizaje, una región de almacenamiento para el resultado de aprendizaje del diseño enésimo es liberada (Operación S202). Después de ello, en la Operación S201 antes mencionada, cuando se juzga que la instrucción es la instrucción para el aprendizaje adicional, por el detector de pasos 7, se juzga si se ha detectado la llegada del billete (Operación S203). Cuando el billete no ha pasado, se juzga si una orden de terminación de aprendizaje está presente (Operación S204). Si está presente la orden de terminación de aprendizaje, el diseño de código de referencia enésimo es escrito en la memoria flash 13, y este procedimiento volverá y terminara (Operación S205). Si la orden de terminación de aprendizaje no está presente en la Operación S204, este procedimiento vuelve a la operación S203 antes mencionada. También, si se ha detectado la llegada del billete en la Operación S203 antes mencionada, se juzga si la instrucción recibida es una que ha especificado un billete de dólar norteamericano (Operación S210). En el caso del billete de dólar norteamericano, los diseños del billete son extraídos (Operación S212). Si la instrucción recibida no es una para el billete de dólar norteamericano, se realiza una extracción de borde similar como la antes mencionada (Operación S211). Después de ello, la transformación de afinado (Operación S213) y el tratamiento previo, tal como la corrección de líneas oblicuas y el último movimiento de los datos de imagen son ejecutados (Operación S214). Con el tratamiento en el instante de la discriminación descrito empleando las figs. 5 y 6, una suma lógica es tomada entre un valor de grupo; CS[i][k] obtenido por bloqueo, compresión y codificación y un valor de grupo del mismo bloque de una hoja de muestras antes obtenida de acuerdo con la ecuación (13), y la suma lógica es actualizada como el valor de grupo; RC[i][k] de un nuevo diseño de código de referencia. Esta operación es realizada para los grupo de la superficie completa del billete (Operación S215), y este procedimiento vuelve a la operación S203 antes mencionada.

En el proceso de aprendizaje, expresando un valor de bloque con 4 bits y realizando el aprendizaje basado en una suma lógica, el intervalo del valor de bloque del billete, que debe ser una referencia regular, puede ser fácilmente aprendido. Además, como un valor de bloque que es manipulado o manejado es normalizado, es inmune a la fluctuación dependiente del hardware del validador de billetes, un cambio con el lapsus de tiempo y el cambio medio ambiental.

El método de cálculo de la distancia de diseño del código de compresión empleado en el presente invento es ventajoso porque los bits de codificación para expresar cada dato de imagen bloqueado con el mínimo número de bits son usados para discriminación de billetes. Es decir, si el valor del elemento de imagen de un bloque correspondiente está normalizado para que sea universal y es expresado con menos bits de código (realmente, es expresado con un valor digital consistente en "0" y "1"), la compresividad será elevada. Además, el tiempo de discriminación será acortado y el tamaño de memoria será reducido. Por ello, la longitud del bit de código que es capaz de discriminar un papel moneda es determinada si la identificación es posible si tiene un bit de código. También, se ha determinado qué intervalo requiere cada código para extraer características. Ejecutando la simulación para la simulación de discriminación, se han determinado 4 bits. El ejemplo está mostrado en la fig. 12. Una parte (A) en la fig. 12 muestra un billete, y los diseños después de la codificación por compresión de los datos de imagen de la parte de diseño resultan "0001 0001 0001 0010 ..." como se ha mostrado en (B). El diseño de código de referencia tiene 4 tipos, un diseño A a D, porque existen imágenes en cuatro direcciones con respecto a un tipo de billete. Para un valor de evaluación (C) en la fig. 12, el diseño A es "0", y el resultado de discriminación indica que el valor de evaluación del diseño A es menor (similar). La operación aritmética antes mencionada es ejecutada para toda la región del billete, y si un diseño es un diseño cuyo valor de evaluación es pequeño y el valor de evaluación es menor que un valor predeterminado, el valor de evaluación es emitido como el resultado de discriminación.

Como se ha descrito antes, el método de discriminación de acuerdo con el presente invento puede reducir el tamaño de un dispositivo de memoria que es usado para cada tipo de papel moneda que se está discriminando, de modo que son posibles la discriminación de múltiples diseños y la discriminación del tipo de moneda. Aunque esta realización ha sido descrita con referencia a billetes, el presente invento es aplicable de modo similar a hojas de papel tales como cheques.

Claims (9)

1. Un método para discriminar un billete de papel, comprendiendo dicho método las siguientes operaciones: recibir luz reflejada o luz transmitida desde el billete de papel por un detector de imagen para obtener por ello los datos de imagen, y almacenar los datos de imagen en un dispositivo de memoria; cortar una región del billete de papel desde los datos de imagen del dispositivo de memoria; tratar previamente los datos de imagen del billete de papel cortados para dividirlos en bloques; codificar por compresión los datos tratados previamente de cada uno de los bloques para formar datos de diseño en forma de datos codificados binarios; repetir dicha codificación por compresión para todos los datos tratados previamente de los bloques; obtener una pluralidad de valores de grupo, cada uno de los cuales es expresado con una palabra formada por combinación de dichos datos codificados binarios de datos de diseño codificados por compresión para un número predeterminado de bloques; y comparar los valores de grupo con los datos de grupo almacenados previamente de datos de diseño de referencia para discriminar el tipo de billete de papel en cada posición de grupo correspondiente, (notas fig. 12) caracterizado porque dicha codificación por compresión, se realiza si el nivel de dichos datos de bloque tratados previamente corresponden a qué nivel de niveles de división predeterminados, por un método binario en el que un valor de 1 ó 0 es dado a un valor si una posición de bit es obligada a corresponder al nivel de división o no.

2. Un método de discriminación según la reivindicación 1ª, en el que dicha operación de corte es realizada extrayendo bordes de dicho billete de papel y calculando vectores con una transformación de afinado.

3. Un método de discriminación según la reivindicación 1ª o 2ª, en el que dicho tratamiento previo es realizado obteniendo un valor de bloque promedio sobre una región entera de cada valor de bloque de imagen de billetes de papel después de la operación de bloqueo; y comprendiendo además la operación de obtener una suma total de una distancia entre dicho bloque y dicho valor de bloque; y obteniendo una distancia media absoluta dividiendo dicha suma total calculada por un número total de dichos bloques.

4. Un método de discriminación según la reivindicación 3ª, en el que el tratamiento previo de la imagen de billete de papel cortada comprende además la operación de normalizar dicho valor de bloque dividiendo un valor de desviación que ha sustraído dicho valor de bloque promedio de cada uno de dichos valores de bloque, por dicha distancia media absoluta.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 4ª, en el que dichos datos binarios codificados están expresados con 4 bits, y el valor de grupo está expresado con una palabra de 32 bits combinando los datos codificados de 4 bits para 8 de los bloques.

6. Un método de discriminación según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 5ª, en el que en la operación de comparación; un producto lógico (operación Y) ha sido colocado entre dicho valor de grupo y un valor de grupo (NO) negado lógicamente de dichos datos de diseño de referencia para cada unidad que consiste en una pluralidad de bloques, y el número de las unidades, en las que el resultado que es distinto de "0", es contado para una hoja de billete de papel y es almacenado, y en el que si dicho número almacenado de la unidad es mínimo entre otros números o menor que un número predeterminado cuando los valores de grupo de la clase predeterminada y esperada de billete de papel son aplicados, entonces tal clase de billete de papel es determinado como la denominación del billete de papel probado.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 6ª, comprendiendo además valores de aprendizaje y de grupo del proceso de formación de datos de diseño de referencia a cualesquiera valores de grupo adicionales de datos de diseño de referencia o modificar los valores de grupo existentes de datos de diseño de referencia.

8. Un método según la reivindicación 7ª, en el que dichos valores de aprendizaje y de grupo del proceso de formación de datos de diseño de referencia comprenden: determinar si se ha añadido o no un billete de papel nuevo; juzgar la presencia de una orden de terminación de aprendizaje si el billete de papel nuevo no ha sido añadido; recoger datos de imagen si no se ha añadido el billete de papel nuevo; decidir si los datos de imagen recogidos son o no los de la moneda de los Estados Unidos de Norteamérica; extraer datos de borde si los datos de imagen recogidos no son los de la moneda de los Estados Unidos de Norteamérica; extraer los diseños de moneda de los Estados Unidos de Norteamérica si los datos de imagen recogidos son los de la moneda de los Estados Unidos de Norteamérica; y realizar una transformación de afinado, tratamiento previo, y una actualización de los valores de grupo de datos de diseño de referencia del billete de papel.

9. Un método según la reivindicación 8ª, en el que en los valores de grupo de datos de diseño de referencia, una suma lógica de los valores de grupo hecha de los datos de diseño codificados por compresión de un billete de papel que resulta un objeto que proporciona una salida como resultado de discriminación es tomado secuencialmente, y son almacenados como los valores de grupo de datos de diseño de referencia del billete de papel.