用於多光譜票據圖像分析的cis接口與圖像處理電路的製作方法
2023-06-24 14:48:31 1
專利名稱：用於多光譜票據圖像分析的cis接口與圖像處理電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路領域，主要用於需要進行票據(包括紙幣、發票、支票等)的多光譜真偽判別的機器設備中。
背景技術：
目前，社會上各種假票據層出不窮，如假幣、假發票、假支票等，隨著相關技術的進步，假票據的仿真度越來越高，威脅金融安全，影響社會穩定。各種重要票據都有防偽設計，其中不少防偽特徵體現在票據的圖像中，票據的不同光譜圖像(各種可見光、紫外光、紅外光等)可能包括不同的防偽特徵。人工鑑偽中，由人眼觀察票據各種光譜圖像，根據防偽特徵進行鑑偽。隨著計算機技術、圖像處理技術、模式識別技術的發展，由計算機進行自動化的圖像鑑偽成為票據鑑偽的發展趨勢。作為自動化鑑偽設備的組成部分，實現圖像鑑偽的計算機往往採用基於DSP (數位訊號處理器)的嵌入式系統。該嵌入式系統集成了圖像傳感器接口，能實時採集票據圖像，再由板上處理器進行實時的圖像分析，做出真偽鑑別的結果。在具體應用中，除了真偽鑑別，可能還有其它附加功能，如票據的號碼識別等。基於圖像分析的自動化票據鑑偽設備中，圖像傳感器有CCD/CM0S(電荷耦合元件 /互補金屬氧化物半導體)面陣傳感器和CCD/CMOS線陣傳感器。現有的一些圖像票據鑑偽設備採用面陣式傳感器實現圖像採集。這種方式有幾方面的缺點首先，採集圖像時面陣傳感器需要與票據保持一定的距離，因而不容易實現緊湊的機械結構；其次，自動化鑑偽設備中，當票據高速運動時，面陣傳感器採集的圖像可能模糊；另外，票據高速運動時，隨時會出現左右平移或傾斜，面陣傳感器可能對不準需要採集的票據區域。圖像處理和圖像分析是圖像票據鑑偽設備中的核心工作，在已有的同類型設備中，一些採用的是ARM之類的通用處理器，這類設計局限於處理器性能，難以實現高速實時的票據分析；在另一些設備中，採用的是高性能浮點DSP處理器，系統成本很高。總之，目前同類型的圖像票據鑑偽設備中，存在穩定性不夠、成本高、高速實時處理性能不夠等問題，本專利所請求保護的電路在這些方面具有一定的優勢。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用於多光譜票據圖像分析的硬體接口與圖像處理電路，該電路成本較低、圖像採集速度快、工作穩定、數據處理能力強，能支持高速/實時的各類票據圖像分析工作，如票據真偽鑑別、票據編號識別等。本實用新型所採用的技術方案是用於多光譜票據圖像分析的CIS接口與圖像處理電路，包括電源電路、CIS接口電路和DSP信號處理電路，電源電路與CIS接口電路和DSP 信號處理電路均相連，CIS接口電路接至DSP信號處理電路，CIS接口電路支持CIS傳感器。進一步地，CIS接口電路包括依次相連的CIS接口連接器、模/數轉換控制器和CPLD器件及圖像緩存。進一步地，模/數轉換控制器包括三路並列的AD9822晶片。進一步地，CPLD器件採用EMP1270晶片，其外接有兩顆SRAM晶片作為圖像緩存。進一步地，DSP信號處理電路採用型號為TMS320DM6437的DSP處理器，其外接有兩顆DDRSDRAM存儲晶片和一顆FLASH存儲晶片。進一步地，DSP處理器內部集成的UART(通用異步收發傳輸器)控制器接至外部 RS-232驅動器，以實現RS-232對外串行接口。進一步地，電源電路接受12V直流電源輸入，然後分成四路，分別接至DC-DC轉換器 TPS62111、TPS62110、第一 TPS62112 和第二 TPS62112 ；TPS62111 輸出的 3. 3V 直流電壓分為兩路，一路為整個系統提供3. 3V的直流供電，另一路通過TPS73018提供1. 8V的直流電壓，接至DDR SDRAM存儲器；TPS62110提供1. 2V的直流電壓，接至DSP處理器；第一 TPS62112提供5V的直流電壓，接至模/數轉換控制器；第二 TPS62112分成兩路，一路提供 5V的直流電壓，為外部CIS傳感器的光源供電，另一路通過TPS73033提供3. 3V的直流電源，為外部CIS傳感器的內部邏輯電路供電。進一步地，所述CIS傳感器是三通道的線陣CXD傳感器。本實用新型的優點1.支持三通道CIS，能實現高速、穩定的票據圖像採集； 2.圖像採集電路部分採用雙緩存結構，避免在高速圖像採集時出現數據丟失；3.採用 TMS320DM6437定點DSP處理器，支持高速實時的圖像處理，而且成本較低；4.採用多通道的 DC-DC(直流-直流)電源電路，特別為A/D (模擬/數字)器件和外部CIS管提供獨立的電源，從而減小圖像噪聲、提高圖像的清晰度。
圖1為本專利所述電路的結構框圖。圖2為本專利所述電路的直流供電方案。
具體實施方式
本實用新型所述線陣傳感器即CIS (Contact Image Sensor，接觸式圖像傳感器)。 CIS在圖像票據鑑偽設備中使用非常廣泛，具有安裝簡單、結構緊湊、能夠穩定地獲取票據圖像等優點。CIS有單通道和多通道之別，單通道CIS中，以串行的方式一個像素一個像素地傳輸一行圖像的信息；而多通道CIS中，將一行圖像分成多段，每段以串行的方式傳輸信息，而多個段的傳輸之間是並行的，因而速度快，適用於高速圖像採集應用。本專利請求保護的電路用於高速票據鑑偽設備，因而採用三通道CIS。本實用新型的電路集成了三通道CIS接口和高性能定點DSP處理器，可實現CIS 圖像採集、圖像處理、圖像分析等功能，並最終給出真偽鑑別及其它分析結果(如票據號碼識別)。圖1是本專利所述電路的結構框圖，整個電路系統可分為DC-DC電源電路、三通道 CIS接口電路、DSP信息處理電路三個組成部分。電源電路為整個電路板提供各類直流供電；CIS接口實現CIS傳感器的接口，實現CIS信號的A/D轉換，並獲取CIS圖像；DSP信息處理電路實現CIS圖像處理與分析。[0024]本專利所述電路中的電源電路部分，採用高效率開關電源控制器，將+12V輸入電壓轉換為+3. 3V、+1. 2V、+5V等板內直流供電；為了提高系統工作的穩定性，DDR SDRAM的直流供電採用線性電源控制器；為了提高CIS圖像的質量，降低圖像噪聲，在電路中採用獨立線性電源控制器為CIS供電。具體而言，如圖2所示，整個CIS接口與圖像處理電路系統由一路+12V直流電源供電，在板內通過多個DC-DC穩壓電源將+12V轉換為系統內各部分電路所需直流供電。其中(1)通過TPS62111產生+3. 3V直流，供給電路中各個需要+3. 3V的器件；(2)通過TPS62110產生+1.2V直流，為DSP提供內核工作電壓；(3)通過TPS62112產生+5V直流，為CIS的光源供電；(4)CIS內部電路所需的+3. 3V則由TPS73033轉換而來，因為線性穩壓電源能提供更穩定的輸出電壓，有利於獲取更清晰地CIS圖像；(5)採用TPS62112為模擬/數字轉換晶片(AD9822或兼容型號)單獨提供一路 +5V供電，減少模擬/數字轉換過程中引入的噪聲；(6)DDR SDRAM工作電流不大，採用TPS73018線性穩壓電源控制器，為其提供 +1. 8V供電，因為線性穩壓電源紋波小，穩定性好，可以使DSP信息處理電路的工作更穩定。本專利所述電路中的CIS接口電路支持三通道CIS的接口，能對CIS的輸出信號進行A/D變換，並將數據轉換為圖像格式，傳輸給DSP做進一步的處理和分析。在應用中，電路需要支持很高的圖像採集速度，如點鈔機中，每分鐘的處理速度需要達到900張左右。為了實現高速圖像採集，本專利所述電路支持3通道CIS，即對CIS每行圖像信號分為三段同時採集，速度比單通道快，可實現高速實時的票據多光譜圖像採集。 針對3通道CIS數據採集要求，在電路中採用了 3片AD9822 (或兼容型號晶片)，分別處理 CIS的一個通道信號。另外，該CIS接口電路採用雙緩存結構，避免高速圖像數據採集中出現數據丟失。CIS接口電路中，AD9822將CIS輸出的模擬信號轉換為像素的灰度值， EPM1270CPLD (複雜可編程邏輯器件)晶片採集三個通道的AD9822輸出數據，並將其轉換為圖像矩陣，傳輸給DSP進行後續的圖像處理與圖像分析。為了支持高速圖像採集，避免採集過程中丟失圖像數據，該電路設計中採用兩顆 SRAM(靜態隨機訪問存儲器)晶片構成雙緩存結構當DSP讀取其中一個緩存中的圖像數據時，另一個緩存則保存當前採集到的圖像數據，從而避免DSP讀取圖像時後續的圖像數據出現丟失。本專利所述電路中的DSP信息處理電路採用型號為TMS320DM6437的定點DSP處理器，支持高速實時圖像處理與分析。該處理器通過CPLD讀取CIS圖像，並進行圖像處理、 圖像分析，最終得出分析結果，如票據的真/偽、新/舊，票據的號碼是多少等等。電路中， 基於DSP處理器內部集成的UART控制器擴展RS-232接口，可通過該接口將分析結果發送到外部計算機或其他控制電路中。該DSP採用兩顆DDR SDRAM(雙倍數據率同步動態隨機存儲器)存儲器晶片。另外DSP配備了 NOR FLASH(或非型快閃記憶體)，用於存儲DSP的執行程序及各種工作參數。根據需要，DSP可通過CPLD向CIS發出控制信號，以控制CIS光源的光譜，實現多光譜圖像採集，或設置CIS輸出圖像的解析度。 本專利所述電路為多光譜票據圖像分析提供一個硬體平臺，分析的票據可以是各種類型，如紙幣、發票、支票、證件等，分析的結果可以是票據的真偽、也可以是票據的號碼、 或是票據殘破/汙損程度等，具體的功能由DSP的軟體實現。
權利要求1.用於多光譜票據圖像分析的CIS接口與圖像處理電路，其特徵在於包括電源電路、 CIS接口電路和DSP信號處理電路，電源電路與CIS接口電路和DSP信號處理電路均相連， CIS接口電路接至DSP信號處理電路，CIS接口電路支持CIS傳感器。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於CIS接口電路包括依次相連的CIS接口連接器、模/數轉換控制器、CPLD器件和圖像緩存。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於模/數轉換控制器包括三路並列的晶片 AD9822。
4.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於CPLD器件採用EMP1270晶片，其外接有兩顆SRAM晶片作為圖像緩存。
5.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於DSP信號處理電路採用型號為 TMS320DM6437的DSP處理器，其外接有兩顆DDR SDRAM存儲晶片和一顆FLASH存儲晶片。
6.根據權利要求5所述的電路，其特徵在於DSP處理器內部集成的UART控制器接至外部RS-232驅動器，以實現RS-232對外串行接口。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的電路，其特徵在於電源電路接受12V直流電源輸入，然後分成四路，分別接至DC-DC轉換器TPS62111、TPS62110、第一 TPS62112和第二 TPS62112 ；TPS62111輸出的3. 3V直流電壓分為兩路，一路為整個系統提供3. 3V的直流供電，另一路通過TPS73018提供1.8V的直流電壓，接至DDR SDRAM存儲器；TPS62110提供 1. 2V的直流電壓，接至DSP處理器；第一 TPS62112提供5V的直流電壓，接至模/數轉換控制器；第二 TPS62112分成兩路，一路提供5V的直流電壓，為外部CIS傳感器的光源供電，另一路通過TPS73033提供3. 3V的直流電源，為外部CIS傳感器的內部邏輯電路供電。
8.根據權利要求1 6中任一項所述的電路，其特徵在於所述CIS傳感器是三通道的線陣C⑶傳感器。
專利摘要本實用新型提供了一種用於多光譜票據圖像分析的CIS接口與圖像處理電路，其包括電源電路、CIS接口電路和DSP信號處理電路。電源電路與CIS接口電路和DSP信號處理電路均相連，CIS接口電路接至DSP信號處理電路，CIS接口電路支持CIS傳感器。該電路成本較低、圖像採集速度快、工作穩定、數據處理能力強，能支持高速/實時的各類票據圖像分析工作，如票據真偽鑑別、票據編號識別等。
文檔編號G07D7/20GK202134053SQ20112017377
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者尤新革, 張朋, 彭勤牧, 徐端全, 蔣天瑜, 鄭飛 申請人:尤新革, 徐端全