基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置的製作方法

2023-07-31 16:50:41 2

專利名稱：基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，適用於鈔票真偽鑑別的需要。
背景技術：
目前在鈔票真偽鑑別領域主要有如下幾種光學鑑別方式I、利用三基色發光二極體LED輪流切換發光，採用線陣傳感器分別採樣鈔票的三 基色反射與透射數據。或者採用白光源，採用三組帶有三基色濾光片的傳感器組同時進行反射與透射採樣。在對三基色數據進行校正後進行色度坐標的計算，將待鑑別鈔票的數據與模板進行比較鑑別真偽。2、檢查鈔票表面的紅外油墨將紅外照射在鈔票表面，依據反射與透射吸收特性鑑別真偽。3、採用紫外光源照射鈔票表面，激發鈔票表面螢光物質使其產生螢光與磷光輻射，藉助濾光片濾除其它雜散光，通過檢測到的螢光與磷光光譜特徵確定待鑑定鈔票的真偽。4、採用太赫茲波譜分析技術，依據太赫茲波譜段的指紋譜數據鑑別鈔票真偽。以上方法在很大程度上能對鈔票的真偽進行鑑別，但仍存在對某些防偽特徵易仿造，特徵位置較小，不能有效對變造幣與拼湊幣進行鑑偽，採用太赫茲波譜分析技術雖然較為準確，但目前實現技術複雜，成本高，鑑別速度慢，無法應用於點鈔機、清分機等現金處理設備中。因此我們仍然需要一種低成本、高速度、結構緊湊的鈔票光譜鑑別技木。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供ー種快速、可靠、有效地解決對假鈔票及變造拼湊鈔票的鑑別的需要的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置。為了解決上述技術問題，本實用新型提供的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，包括過鈔通道，包括ー個照射所述的過鈔通道的光源，包括至少ー個接收所述的過鈔通道上的鈔票的反射光的反射光単色器和至少ー個接收所述的過鈔通道上的鈔票的透射光的透射光単色器，包括ー個與所述的反射光単色器對接的第一光敏傳感器和一個與所述的透射光単色器對接的第二光敏傳感器，所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器分別通過一個信號放大器與數位化處理單元電連接。所述的光源為波長範圍為IOOnm 420nm的紫外光光源，所述的紫外光光源為氣體放電紫外光源或發光二極體紫外光源或雷射紫外光源。所述的光源為波長範圍為700nm 30000nm的紅外光光源，所述紅外光光源為氣體放電紅外光源或發光二極體紅外光源或雷射紅外光源或熱福射紅外光源。所述的反射光単色器和所述的透射光単色器中色散元件為稜鏡或衍射光柵。所述的反射光単色器和所述的透射光単色器單組使用，或在鈔票移動方向相垂直方向上多組排列，優選地採用2至6組。所述的反射光単色器和透射光単色器的色散元件為濾光片，濾光系統採用兩個或兩個以上採樣窗ロ組合而成，每個採樣窗ロ分別放置不同的濾光片，各濾光片分別選擇透過不同波段，濾光片後放置光電池或光敏管採樣，或者每個採樣窗內放置選擇透過不同波段的傳感器。多個所述的採樣 窗沿鈔票運動方向成直線排列。所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器為線陣傳感器或面陣傳感器或至少兩隻以上光電傳感器組合，所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器種類包括CCD線陣或面陣傳感器、CIS接觸式圖像傳感器、CMOS傳感器、光電池、光敏管。採用上述技術方案的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，鈔票的紙張與油墨由多種物質混合而成，在紫外可見光區域不同的物質會有不同的吸收特性，鈔票在光的激發下，會因電子能級的躍遷不同程度的產生螢光與磷光反應，鈔票會呈現出其獨特的吸收特性。在紅外區域，因鈔票中各物質組成中特定分子的振動與轉動或化學鍵的彎曲振動頻率與入射紅外光頻率相同或相近時會產生共振吸收現象，因此依據鈔票的物質組成會有其獨特的紅外吸收光譜特性。依據鈔票的特徵，本實用新型選定混合光，波長範圍為IOOnm 420nm的紫外光或700nm 30000nm的紅外光或上述兩波段範圍的任意波長的組合。採用ー混合光源照射在鈔票上，鈔票會因其獨特的物質組成產生反射與透射吸收現象。色散採用單色器來完成，単色器中的色散元件為稜鏡或衍射光柵或具有光譜解析度的濾光片。採用濾光片時可依據需要採用兩個以上的採樣窗分別採樣不同波長的光譜信號，並且多個採樣窗沿鈔票移動方向成直線排列。衍射光柵可採用透射光柵或反射光柵。當単色器採用衍射光柵或稜鏡作色散元件時，単色器中還有聚光透鏡與準直鏡等光學元件及狹縫。傳感器可以採用線陣或面陣傳感器，也可採用光電池等光敏元件。當採用的傳感器為不同波長的傳感器時可用兩個以上波段的傳感器進行採樣。對傳感器採樣的信號進行放大。信號放大器的路數依據系統數量而定，每路放大器增益採用數字電位器或模擬開關進行增益調整。將放大後的模擬信號輸入數位化處理單元進行模數轉換後進行數位化處理。依據鈔票運動方向上多次採樣以及與運動方向相垂直方向上多路傳感器的布置，形成鈔票長寬幾何平面上與波長三個維度的光譜數據矩陣。通過對標準鈔票(國家正式發行的)進行採樣並存儲於數字處理單元，形成鈔票的標準光譜數據。將待鑑定鈔票的數據與標準數據依據波長維度分別進行相關運算，計算相關係數，依據相關係數大小鑑別鈔票真偽。本實用新型提供的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置的實現步驟如下(I)、選定波長範圍為IOOnm 420nm的紫外光或700nm 30000nm的紅外光或上述兩波段範圍的任意波長的組合的混合光源照射在鈔票上，鈔票產生反射光和透射光，用単色器對鈔票的反射光和透射光進行色散，用傳感器分別測量色散後的反射光和透射光的光強;(2)、對傳感器採樣的信號進行放大；(3)、將放大後的模擬信號輸入數位化處理單元進行模數轉換後進行數位化處理；(4)、將待鑑定鈔票的數據與通過對國家正式發行的標準鈔票進行採樣並存儲於數字處理單元形成鈔票的標準光譜數據依據波長維度分別進行相關運算，計算相關係數，依據相關係數大小鑑別鈔票真偽。在與鈔票移動方向相垂直方向上設置ー個以上檢測點，從而在鈔票長度方向上有多組採樣數據，在鈔票移動方向上進行多次採樣，從而在鈔票寬度方向上有多次採樣數據，如上數據與兩個以上波段的光譜數據形成ー個三維矩陣，兩個維度為鈔票的幾何尺寸平面，第三個維度為波長，數字處理單元預先存儲有三維標準數據，待鑑定鈔票的數據與標準數據依據波長維度分別進行相關運算，計算相關係數，依據相關係數大小確定鈔票真偽。通過以上各步驟本實用新型實現了在選定光譜範圍，通過鈔票對反射與透射吸收特性鑑定鈔票的真偽，在實現方法上簡單、低成本，性能上鑑偽安全可靠。綜上所述，本實用新型是ー種基於光譜分析技術的鈔票真偽鑑別裝置，快速、可靠、有效地解決對假鈔票及變造拼湊鈔票的鑑別的需要。
圖I為鈔票真偽鑑別裝置系統結構圖。圖2為單色器中色散元件為衍射光柵結構示意圖。圖3為單色器中色散元件為稜鏡的結構示意圖。圖4為單色器中採用多個採樣窗結構示意圖。圖5為多組傳感器組沿鈔票運動垂直方向布置示意圖。圖6為放大電路結構圖。圖7為光譜鑑偽方法流程圖。
具體實施方式
本實用新型的裝置可以用於鑑別檢查鈔票的光譜特性，通過光譜特性的檢查鑑別真偽。包括但不限於如下的應用範圍鑑別儀和/或點驗鈔機和/或清分機和/或自助存取款設備。如圖I示例性地表示出了本實用新型的鈔票真偽鑑別裝置系統結構圖。該裝置包括ー個照射過鈔通道35的光源4，鈔票3置於過鈔通35中，包括一個接收過鈔通道35上的鈔票3的反射光的反射光単色器2和一個接收過鈔通道35上的鈔票3的透射光的透射光単色器222，包括ー個與反射光単色器2對接的第一光敏傳感器I和一個與透射光単色器222對接的第二光敏傳感器111，第一光敏傳感器I通過第一信號放大器5與數位化處理單元6電連接，第二光敏傳感器通過第二信號放大器555與數位化處理單元6電連接。參見圖1，裝置工作過程描述如下當鈔票3進入過鈔通道35，光源4發出混合光照射在鈔票3上，產生反射與透射，反射光線經反射光単色器2色散由第一光敏傳感器I接收，送至第一信號放大器5放大，透射光線經透射光単色器222色散由第二光敏傳感器111接收，送至第二信號放大器555放大，反射與透射信號均送入數字處理單元6 ;當標準鈔票(國家正式發行的)採樣時，保存其採樣數據作為標準鈔票數據；待鑑別鈔票數據與標準鈔票數據進行相關分析，得出其相關係數，依據相關係數的大小確定待鑑定鈔票的真偽。本實用新型的裝置中鈔票3可以移動，便於在鈔票3移動方向上進行多點採樣，當然鈔票靜止也是可以完成鑑別過程的，只是數據量會相對較少並會影響鑑別的代表性。光源4可以為發光二極體或雷射管或氣體放電燈管或熱輻射光源，也可以多光源一起應用。光源4波長範圍為IOOnm 420nm的紫外光或700nm 30000nm的紅外光或上述兩波段範圍的任意波長的組合。本實用新型中採用反射光単色器2和透射光単色器222進行色散是本實用新型的ー個特殊構思，本實施例中對如下三種單色器方案進行了詳細描述，本實用新型所應用的反射光単色器2和透射光単色器222包括但不限於下例三種方案圖2是單色器的色散元件為衍射光柵8的結構示意圖，反射光単色器2和透射光單色器222的結構相同，均由聚光透鏡11、狹縫10、衍射光柵8、準直鏡9、聚光透鏡7組成；首先採用ー聚光透鏡11接收來自鈔票3表面的透射或反射光，透鏡11將光線匯聚到狹縫10處，然後由準直鏡9將光線變為平行光，平行光入射至衍射光柵8，再經聚光透鏡7將衍射與幹渉共同作用形成的多級光譜投射到第一光敏傳感器I或第二光敏傳感器111上。圖3是單色器色散元件為稜鏡12的結構示意圖，反射光単色器2和透射光単色器222的結構相同，均由聚光透鏡11、狹縫10、稜鏡12、準直鏡9組成，首先採用ー聚光透鏡11 接收來自鈔票3表面的透射或反射光，透鏡11將光線匯聚到狹縫10處，然後由準直鏡9將光線變為平行光，平行光入射至稜鏡12,稜鏡12將入射光色散後投射到第一光敏傳感器I或第二光敏傳感器111上。圖4是單色器中採用多個採樣窗結構示意圖，圖5為多組傳感器組沿鈔票運動垂直方向布置不意圖，該實施例中米用兩個以上的米樣窗如第一米樣窗16和第二米樣窗17進行米樣，姆個米樣窗(如第一米樣窗16和第二米樣窗17)內放置選擇透過不同波長的濾光片(如第一濾光片14、第二濾光片15),姆個濾光片後設置一個傳感器13,第一濾光片14、第二濾光片15可採用I片或多片進行組合。該實施例的ー個特有之處在於多個採樣窗(如第一米樣窗16和第二米樣窗17)沿鈔票3移動方向直線排列,這樣有利於在鈔票3移動過程中實現多個採樣窗(如第一採樣窗16和第二採樣窗17)先後採集到鈔票上同一個區域。如圖5所示，第一採樣窗16與第二採樣窗17沿鈔票3移動方向排列，當然也可以排列兩個以上採樣窗。以上三種單色器實施例在本實用新型的裝置中可以單組使用，也可以如圖5所示，在鈔票移動方向相垂直方向上多組排列，圖示排列有5組，可優選地採用2至6組。本實施例中第一光敏傳感器I和第二光敏傳感器111均為線陣CIS或CCD傳感器或面陣CCD或CMOS傳感器；傳感器13為光電池或光敏管。本實施例中的第一信號放大器5和第二信號放大器555米用可調放大,其電路結構如圖6所示，本實施例其獨特構思在於通過放大環節34與數字可調環節33實現增益的可調，數字可調環節採用模擬開關或數字電位器來實現。本實施例中的數字處理單元6用來實現標準鈔票數據的採樣與存儲，對待鑑別鈔票3實現採樣並與預先存儲的標準鈔票數據進行相關分析，得出相關係數，依據相關係數的大小判別鈔票3的真偽。參見圖7，詳細說明了本實用新型鈔票真偽鑑別方法的實施例，包括以下步驟I、如圖7所示過程混合光源照射鈔票18，採用ー混合光源照射在鈔票3上，鈔票3會因其獨特的物質組成產生反射與透射吸收現象，通過混合光照射後鈔票3產生反射19及產生透射20 ；2、如圖7所示過程第一単色器色散21、第二単色器色散36，用単色器對鈔票3的反射與透射光進行色散；3、如圖7所示過程第一傳感器接收光譜信號22、第二傳感器接收光譜信號37，用傳感器分別測量色散後各波長的光強；4、如圖7所不過程第一放大器放大23、第二放大器放大38,對傳感器米樣的信號進行放大。第一信號放大器5和第二信號放大器555採用數字電位器或模擬開關進行増益調整33。5、如圖7所示過程數位化處理24，將放大後的模擬信號輸入數位化處理單元6進行模數轉換後進行數位化處理。6、通過對標準鈔票(國家正式發行的)進行採樣並存儲於數字處理單元6，形成鈔票的標準光譜數據即標準鈔票數據(反射)25和標準鈔票數據(透射)26。7、將待鑑定鈔票數據27與標準鈔票數據即標準鈔票數據(反射)25和標準鈔票*數據(透射)26依據波長維度分別進行相關分析32，計算相關係數，形成相似度高28與相似度低31的結論，據此判斷待鑑別鈔票是真鈔29或偽鈔30的結果，由此完成整個鑑別過程。
權利要求1.ー種基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，包括過鈔通道，其特徵是包括ー個照射所述的過鈔通道的光源，包括至少ー個接收所述的過鈔通道上的鈔票的反射光的反射光單色器和至少ー個接收所述的過鈔通道上的鈔票的透射光的透射光単色器，包括ー個與所述的反射光単色器對接的第一光敏傳感器和一個與所述的透射光単色器對接的第二光敏傳感器，所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器分別通過ー個信號放大器與數位化處理單元電連接。
2.根據權利要求I所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的光源為波長範圍為IOOnm 420nm的紫外光光源，所述的紫外光光源為氣體放電紫外光源或發光二極體紫外光源或雷射紫外光源。
3.根據權利要求I所述的實基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的光源為波長範圍為700nm 30000nm的紅外光光源，所述紅外光光源為氣體放電紅外光源或發光二極體紅外光源或雷射紅外光源或熱福射紅外光源。
4.根據權利要求1、2或3所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的反射光単色器和所述的透射光単色器中色散元件為稜鏡或衍射光柵。
5.根據權利要求1、2或3所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的反射光単色器和所述的透射光単色器單組使用，或在鈔票移動方向相垂直方向上多組排列。
6.根據權利要求1、2或3所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的反射光単色器和透射光単色器的色散元件為濾光片，濾光系統採用兩個或兩個以上採樣窗ロ組合而成，每個採樣窗ロ分別放置不同的濾光片，各濾光片分別選擇透過不同波段，濾光片後放置光電池或光敏管採樣，或者每個採樣窗內放置選擇透過不同波段的傳感器。
7.根據權利要求6所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是多個所述的採樣窗沿鈔票運動方向成直線排列。
8.根據權利要求1、2或3所述的基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，其特徵是所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器為線陣傳感器或面陣傳感器或至少兩隻以上光電傳感器組合，所述的第一光敏傳感器和第二光敏傳感器種類包括=CCD線陣或面陣傳感器、CIS接觸式圖像傳感器、CMOS傳感器、光電池、光敏管。
專利摘要本實用新型公開了一種基於光譜分析技術的鈔票鑑偽裝置，該裝置包括光源，過鈔通道、單色器、光敏傳感器、信號放大器、數位化處理單元。其中單色器中色散元件為衍射光柵或稜鏡或具有光譜解析度的濾光片。本方法包括通過單色器對鈔票反射與透射光線進行色散，通過接收傳感器接收各波段光強，得到其反射與透射光譜數據，通過待鑑定鈔票數據與標準鈔票數據進行相關分析得出相關係數，依據相關係數的大小判定鈔票的真偽。
文檔編號G07D7/12GK202433978SQ20122006251
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者丁宏偉, 劉清海, 盧肇川, 吳文韜, 唐水林, 李躍進, 李鵬, 王連珍, 譚衛清, 鄒耀增, 龍志輝 申請人:湖南豐匯銀佳科技有限公司