可攜式有價文件識別裝置的製作方法
2023-10-11 08:25:34 1
專利名稱：可攜式有價文件識別裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及有價文件識別技術領域，尤其涉及一種可攜式有價文件識別裝置。
背景技術：
目前，雖然各種銀行卡應用廣泛，但現金的流通還是主要方式，並日益增多。一些犯罪分子利用高科技技術偽造鈔票等有價值的文件，對社會造成了嚴重的危害。為了預防假鈔等仿製的有價文件的流通，用戶對有價文件鑑別裝置的精準度和便攜性的要求越來越
尚ο然而，目前較為精準的有價文件識別設備，如驗鈔機、ATM機等大型的機器，不僅昂貴，且不易攜帶，大大限制了這些設備的使用場所；而一些簡易的便於攜帶的設備，如螢光筆等設備，又很難精確地鑑別有價文件的真偽。
發明內容
本發明實施例提出一種可攜式有價文件識別裝置，操作簡單，給用戶帶來極大的便利，且識別精準度高。本發明實施例提供的可攜式有價文件識別裝置，包括可攜式設備，所述可攜式設備上設有攝像頭，所述攝像頭加裝有紅外濾光片；在所述可攜式設備上還配置有採集模塊，用於控制所述攝像頭對待識別的有價文件進行拍攝，獲得原始紅外圖像；所述原始紅外圖像包括有價文件區域和背景區域，兩個區域存在色差；預處理模塊，用於對所述原始紅外圖像進行圖像平滑和恢復處理，並從處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，分割出有價文件圖像；投影校正模塊，應用圖像投影變換技術對所述有價文件圖像進行投影校正，使校正後的有價文件圖像與預存的模板圖像的尺寸保持一致；識別模塊，判斷校正後的有價文件圖像的紅外特徵數據是否符合預置的紅外特性標準；若符合，則判定有價文件為合法文件，否則判定有價文件為非法文件。進一步的，所述可攜式設備還配置有通訊模塊；所述通訊模塊通過無線通訊網絡接收遠端設備發送的原始紅外圖像，並將所述原始紅外圖像傳送給所述採集模塊；所述通訊模塊還通過無線通訊網絡將有價文件識別結果發送至遠端設備。其中，所述預處理模塊包括圖像降噪單元，採用高斯平滑技術對所述原始紅外圖像進行圖像平滑處理；圖像恢復單元，採用偏微分方程的圖像恢復技術，對平滑處理後的原始紅外圖像進行圖像恢復處理；圖像定位單元，從恢復處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，確定有價文件區域；
圖像分割單元，將所述原始紅外圖像中的有價文件區域之外的背景區域的像素值設為0，分割出有價文件圖像。本發明實施例提供的可攜式有價文件識別裝置，採用加裝了紅外濾光片的攝像頭採集有價文件紅外圖像，再對有價文件紅外圖像進行去噪、恢復、分割、校正等處理，儘可能降低噪聲、抖動、形變等因素的影響，提高有價文件的識別精準度，可靠性高。該可攜式有價文件識別裝置操作簡單，給用戶帶來極大的便利，有助於防範非法有價文件的流通。
圖1是本發明實施例一提供的可攜式有價文件識別裝置的結構示意圖；圖2是本發明實施例二提供的預處理模塊的結構示意圖；圖3是本發明實施例三提供的圖像定位單元的結構示意圖；圖4是本發明實施例四提供的圖像校正模塊的結構示意圖；圖5是本發明實施例五提供的採集有價文件紅外圖像的示意圖；圖6是本發明實施例六提供的有價文件圖像坐標系的示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。參見圖1，是本發明實施例一提供的可攜式有價文件識別裝置的結構示意圖。本實施例的可攜式有價文件識別裝置，包括可攜式設備，該可攜式設備上設有攝像頭，所述攝像頭加裝有紅外濾光片。具體實施時，所述可攜式設備包括手機、數位相機等簡易行動裝置。如圖1所示，在可攜式設備上還配置有採集模塊1，用於控制所述攝像頭對待識別的有價文件進行拍攝，獲得原始紅外圖像；所述原始紅外圖像包括有價文件區域和背景區域，兩個區域存在色差；預處理模塊2，用於對所述原始紅外圖像進行圖像平滑和恢復處理，並從處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，分割出有價文件圖像；投影校正模塊3，應用圖像投影變換技術對所述有價文件圖像進行投影校正，使校正後的有價文件圖像與預存的模板圖像的尺寸保持一致；識別模塊4，判斷校正後的有價文件圖像的紅外特徵數據是否符合預置的紅外特性標準；若符合，則判定有價文件為合法文件，否則判定有價文件為非法文件。在一個優選實施方式中，識別模塊4從校正後的有價文件圖像的紅外特徵區域內提取紅外特徵數據；所述紅外特徵數據包括紅外圖像的灰度值的梯度特徵值、紅外圖像的灰度值的均值和紅外圖像的灰度值的方差中的至少一項。識別模塊4將所述紅外特徵數據與預存的模板圖像特徵數據進行比較；若比較結果符合預置的紅外特性標準，則判定有價文件為合法文件，否則判定有價文件為非法文件。在本發明的另一個實施例中，可攜式設備除了通過攝像頭獲取有價文件的原始紅外圖像外，還可以通過無線通訊網絡接收原始紅外圖像。具體的，本實施例的可攜式設備還配置有通訊模塊；該通訊模塊通過無線通訊網絡接收遠端設備發送的原始紅外圖像，並將所述原始紅外圖像傳送給採集模塊1 ；而且，該通訊模塊還通過無線通訊網絡將有價文件識別結果發送至遠端設備。參見圖2，是本發明實施例二提供的預處理模塊的結構示意圖。具體的，預處理模塊2包括圖像降噪單元21，採用高斯平滑技術對所述原始紅外圖像進行圖像平滑處理；圖像恢復單元22，採用偏微分方程的圖像恢復技術，對平滑處理後的原始紅外圖像進行圖像恢復處理；圖像定位單元23，從恢復處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，確定有價文件區域；圖像分割單元M，將所述原始紅外圖像中的有價文件區域之外的背景區域的像素值設為0，分割出有價文件圖像。參見圖3，是本發明實施例三提供的圖像定位單元的結構示意圖。具體的，圖像定位單元23包括坐標系構建單元231，以所述原始紅外圖像的左下角頂點為原點，沿所述原始紅外圖像的寬度方向建立χ軸，沿所述原始紅外圖像的長度方向建立y軸；所述原始紅外圖像的寬度為W，長度為L ；邊緣點查找單元232，在χ = W/2直線上查收有價文件圖像的邊緣點，獲得上邊緣點彳和下邊緣點斤；在y = L/2直線上查收有價文件圖像的邊緣點，獲得左邊緣點^^和右
邊緣點《；分別以if、P0D、<和< 為基準點，在χ軸方向上以Aw為搜索步長，在y軸
方向上以Δ L為搜索步長，查找有價文件圖像的下一個邊緣點；每獲得一個邊緣點，就以該邊緣點為基準點重複查找過程，直到搜索範圍內找不到邊緣點為止；整個查找過程中獲得的所有上邊緣點、下邊緣點、左邊緣點和右邊緣點，分別組成上邊緣點序列Pu、下邊緣點序列PD、左邊緣點序列P^和右邊緣點序列Pk ；直線構建單元233，用於分別對PuAA和Pk進行最小二乘線性擬合，得到上邊緣直線方程Lu、下邊緣直線方程LD、左邊緣直線方程k和右邊緣直線方程Lk ；頂點計算單元234，用於根據LpLinI^和Lk計算相鄰直線之間的交點，獲得有價文件圖像的四個頂點的坐標，四個頂點所圍成的四邊形區域為有價文件區域。參見圖4，是本發明實施例四提供的圖像校正模塊的結構示意圖。具體的，投影校正模塊3包括建模單元31，用於根據所述有價文件圖像的四個頂點坐標與模板圖像的四個頂點坐標的映射關係，獲得映射函數；校正單元32，用於根據所述映射函數對所述有價文件圖像進行投影校正，使校正後的有價文件圖像與模板圖像的尺寸保持一致。在一個優選實施方式中，校正前的有價文件圖像函數為g(x'，y')，模板圖像函數為f(X，y)，兩者的映射函數為雙線性方程Χ' = οιΧ+ο2γ+ο3χγ+ο4, y 『= c5x+c6y+c7xy+c8 ；
建模單元31將模板圖像的四個頂點坐標和所述有價文件圖像的四個頂點坐標代入所述雙線性方程中，得出參數Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8的值，獲得所述有價文件圖像和模板圖像的映射函數。校正單元32根據所述映射函數，將所述有價文件圖像內各點的像素值映射到所述模板圖像上，獲得校正後的有價文件圖像。此外，如圖1所示，可攜式設備上還配置有存儲單元5，用於存儲原始紅外圖像數據、模板圖像數據和紅外特性標準數據；輸出單元6，用於輸出有價文件識別結果；交互操作單元7，用於輸入當前的待測有價文件的種類、面額、朝向數據；控制單元8，用於控制上述各模塊之間協調工作。下面結合圖5和圖6，對本發明實施例提供的可攜式有價文件識別裝置識別有價文件的流程進行詳細描述。一、圖像採集可攜式有價文件識別裝置的採集模塊1，可以通過可攜式設備本身的加裝了紅外濾光片的攝像頭採集有價文件的原始紅外圖像，還可以通過無線通訊網絡接收遠端設備發送的原始紅外圖像。參見圖5，是本發明實施例五提供的採集有價文件紅外圖像的示意圖。有價文件的原始紅外圖像由攝像頭拍攝獲得，具體實施時，攝像頭可以從各個角度獲取有價文件的二維圖像，即0< α 60°。而且，為了提高鑑別精準度，採集圖像時背景儘量單一，並且與有價文件有一定的色差。二、圖像預處理利用攝像頭採集有價文件的原始紅外圖像時，由於複雜的環境以及攝像設備本身性能的限制，會造成圖像質量的下降，因此在對有價文件進行真偽識別前，可攜式有價文件識別裝置的預處理模塊2先進行圖像矯正，恢復到未經幹擾退化的原始圖像。具體如下(1)、圖像去噪圖像降噪單元21採用高斯平滑技術對原始紅外圖像進行圖像平滑處理，抑制由於採集設備本身性能限制所造成的圖像噪聲。採用高斯平滑技術處理圖像，不僅可以降噪， 而且可減少平滑處理中的模糊，提高有價文件鑑別的準確度。(2)、圖像恢復有價文件可能在各種環境下獲得，如晴朗的戶外、日光燈下的室內等，由於採集環境及採集過程中抖動的影響，使得採集到的紅外圖像可能存在一定的退化現象。圖像恢復單元22利用偏微分方程的圖像恢復技術，對平滑處理後的原始紅外圖像進行圖像恢復處理，能夠將所採集到的圖像復原到原始圖像的最優估計值。(3)、圖像定位
由於利用攝像頭對有價文件進行拍攝時，會將背景環境一同攝入原始紅外圖像中，即原始紅外圖像包括有價文件區域和背景區域，因此需要從原始紅外圖像中切割出有價文件圖像。定位分割處理有效地提高了紅外圖像投影校正的準確性。具體實施時，在一個相對簡單的背景環境下採集有價文件圖像，有利於實現對有價文件圖像的準確定位。具體的，圖像定位單元23對有價文件圖像進行定位的處理流程如下參見圖6，是本發明實施例六提供的有價文件圖像坐標系的示意圖。圖6所示的四邊形ABCO是為原始紅外圖像，其長度為L，寬度為W ；四邊形MNPQ是原始紅外圖像中的有價文件圖像。坐標系構建單元231以原始紅外圖像的左下角頂點0為原點，沿原始紅外圖像的寬度方向(即直線OC方向)建立χ軸，沿原始紅外圖像的長度方向(即直線OA方向)建立y軸。邊緣點查找單元232從原始紅外圖像中查找有價文件圖像的邊緣點，包括在χ = W/2直線上，自上向下搜索有價文件圖像的上邊緣點，獲得上邊緣點
P0"；在X = W/2直線上，自下向上搜索有價文件圖像的下邊緣點，獲得下邊緣點if。令
nx( )。在y = L/2直線上，自左向右搜索有價文件圖像的左邊緣點，獲得左邊緣點 .P0L ；在y = L/2直線上，自右向左搜索有價文件圖像的右邊緣點，獲得右邊緣點Pf。令
巧=(4 Xh K =( )。:以上邊緣點」P:為基準點，在X = X^iAw直線上查找有價文件圖像的上邊緣點；其中，y的搜索範圍為+ΔΙ]。Δ w為χ軸方向上的搜索步長，Δ L為y軸方向上的搜索步長。如圖6所示，在X = X^7 +ΔΜ；直線上搜索到上邊緣點if ,在在χ = χ『 -ΔΜ；直線上搜索到上邊緣點巧。令< =(<，彳),巧=(〈，Z1)。再以上邊緣點if為基準點，在Χ = ΧΓ +八！^直線上查找有價文件圖像的上邊緣點； 以上邊緣點^ 為基準點，在X = Xu1-Aw直線上查找有價文件圖像的上邊緣點；其中，y的搜索範圍為[外-^yjjl + AL]。如圖6所示，在χ = xf + Δμ；直線上搜索到上邊緣點if。，在 χ = Xu1-Am;直線上搜索不到上邊緣點。之後，再以上邊緣點Pf為基準點重複查找過程。依此類推，每獲得一個邊緣點，就以該邊緣點為基準點重複查找過程，直到搜索範圍內找不到邊緣點為止。整個查找過程中獲得的所有上邊緣點組成上邊緣點序列Pu Γηηοο ρ -(Pu ρυ ... ρυ ρυ ρυ ... ρυ ρυ、
LUUBZJ 1U — 乂1 -Mu,1「―1「0 "1 ,Nu--I^1 Nu J °同理，按照上述的查找邊緣點的方法，以邊緣點為基準點，在χ軸方向上以Aw 為搜索步長，在y軸方向上以ΔL為搜索步長，查找有價文件圖像的下一個邊緣點；每獲得一個邊緣點，就以該邊緣點為基準點重複查找過程，直到搜索範圍內找不到邊緣點為止。整個查找過程中獲得的所有下邊緣點組成下邊緣點序列Pd mno^i P =CJdd Pd ■■■ Pd Pd Pd ... Pd pD、
Ι_υυ03」 丄 D K1 -MD 『1 -Mi,+1 『 ■'-'--I ^1O 『1 \ ,Nd-I^1 NdJ ° 直線構建單元233用上述的邊緣點序列Pu和Pd進行最小二乘線性擬合，得到上邊緣直線方程Lu和下邊緣直線方程Ld。
邊緣點查找單元232按照上述的方法，以左邊緣點Ai和右邊緣點Ai為基準點，在 χ軸方向上以Aw為搜索步長，在y軸方向上以Δ L為搜索步長，查找有價文件圖像的邊緣點。整個查找過程中獲得的所有左邊緣點、右邊緣點，分別組成左邊緣點序列&和右邊緣點序列Pk ；直線構建單元233再對&和Pk進行最小二乘線性擬合，得到左邊緣直線方程k 和右邊緣直線方程LK。頂點計算單元234根據LpL1^k和Lk計算相鄰直線之間的交點，可獲得有價文件圖像的四個頂點的坐標，四個頂點所圍成的四邊形區域即為有價文件區域。如圖6所示，獲得有價文件圖像的M、N、P、Q四個頂點的坐標後，就可以從照片OABC中定位出有價文件圖像 MNPQ。(4)、圖像分割圖像分割單元M使有價文件圖像區域內的像素值保持不變，將有價文件區域之外的背景區域的像素值設為0，分割出有價文件區域。三、選擇模板特徵交互操作單元7輸入待識別的有價文件的種類、面額、朝向，投影校正單元3和識別模塊4從存儲單元5中調入對應的有價文件模板圖像的特徵屬性(如圖像、尺寸、特徵區域等)，為有價文件的真偽鑑別做準備。四、投影校正利用攝像頭對有價文件進行拍攝時，由於拍攝角度的原因，有可能得到有價文件的二維斜視圖，所採集到的有價文件的原始紅外圖像的尺寸與存儲單元5中的模板圖像有所差異，因此需要應用圖像投影變換技術對有價文件紅外圖像進行校正，使得有價文件紅外圖像與有價文件模板特徵屬性中的尺寸一致。校正前的有價文件圖像為失真圖像g(x' , y')，標準有價文件的模板圖像為 €0^，7)，兩者之間的映射關係為80^，7)和t(x，y)。建模單元31利用雙線性方程建立失真圖像g(x'，1』 )和模板圖像f(x，y)內各坐標的映射關係χ1 = s (x, y) =y' = t(x, y) = c5x+c6y+c7xy+c8將4對基準點代入上述雙線性方程中，可計算出參數Cl、c2, c3、c4, c5, c6, C7和C8 的值，從而確定映射關係s(x，y)和t(x，y)。由上述模型的逆過程，即可由失真圖像g(x'， y')恢復到模板圖像f(x，y)。具體實施時，根據待測有價文件的幣種、面值、朝向，建模單元31從存儲單元5調取有價文件模板圖像的特徵屬性，獲取原始圖像的尺寸，假設寬度為K，高度為H，原始圖像的四個頂點為(0，0)、(0，H)、(K，0)、(K，H)，失真圖像的四個頂點可在上述的圖像預處理階段中獲得，假設為(X1, Y1)、( ，y2)、(X3，y3)、( ，y4)。將以上4對數據對應地代雙線性方程中，由8組數據可計算出參數Cl、C2, c3、C4, C5, C6, C7和C8的值，如下
權利要求
1.一種可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，包括可攜式設備，所述可攜式設備上設有攝像頭，所述攝像頭加裝有紅外濾光片；在所述可攜式設備上還配置有採集模塊，用於控制所述攝像頭對待識別的有價文件進行拍攝，獲得原始紅外圖像；所述原始紅外圖像包括有價文件區域和背景區域，兩個區域存在色差；預處理模塊，用於對所述原始紅外圖像進行圖像平滑和恢復處理，並從處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，分割出有價文件圖像；投影校正模塊，應用圖像投影變換技術對所述有價文件圖像進行投影校正，使校正後的有價文件圖像與預存的模板圖像的尺寸保持一致；識別模塊，判斷校正後的有價文件圖像的紅外特徵數據是否符合預置的紅外特性標準；若符合，則判定有價文件為合法文件，否則判定有價文件為非法文件。
2.如權利要求1所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述可攜式設備還配置有通訊模塊；所述通訊模塊通過無線通訊網絡接收遠端設備發送的原始紅外圖像，並將所述原始紅外圖像傳送給所述採集模塊；所述通訊模塊還通過無線通訊網絡將有價文件識別結果發送至遠端設備。
3.如權利要求1或2所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述預處理模塊包括圖像降噪單元，採用高斯平滑技術對所述原始紅外圖像進行圖像平滑處理； 圖像恢復單元，採用偏微分方程的圖像恢復技術，對平滑處理後的原始紅外圖像進行圖像恢復處理；圖像定位單元，從恢復處理後的原始紅外圖像中查找有價文件的邊緣點，確定有價文件區域；圖像分割單元，將所述原始紅外圖像中的有價文件區域之外的背景區域的像素值設為 0，分割出有價文件圖像。
4.如權利要求3所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述圖像定位單元包括坐標系構建單元，以所述原始紅外圖像的左下角頂點為原點，沿所述原始紅外圖像的寬度方向建立χ軸，沿所述原始紅外圖像的長度方向建立y軸；所述原始紅外圖像的寬度為 W，長度為L ；邊緣點查找單元，在χ = W/2直線上查收有價文件圖像的邊緣點，獲得上邊緣點^7和下邊緣點Pf ；在1 = L/2直線上查收有價文件圖像的邊緣點，獲得左邊緣點Ai和右邊緣點； 分別以if、P0D、Pc^PAi為基準點，在χ軸方向上以Aw為搜索步長，在y軸方向上以AL 為搜索步長，查找有價文件圖像的下一個邊緣點；每獲得一個邊緣點，就以該邊緣點為基準點重複查找過程，直到搜索範圍內找不到邊緣點為止；整個查找過程中獲得的所有上邊緣點、下邊緣點、左邊緣點和右邊緣點，分別組成上邊緣點序列Pu、下邊緣點序列Pd、左邊緣點序列和右邊緣點序列Ρκ;直線構建單元，用於分別對Pu、PD、Pl和Pk進行最小二乘線性擬合，得到上邊緣直線方程Lu、下邊緣直線方程LD、左邊緣直線方程k和右邊緣直線方程Lk ；頂點計算單元，用於根據L 、Ld、k和Lk計算相鄰直線之間的交點，獲得有價文件圖像的四個頂點的坐標，四個頂點所圍成的四邊形區域為有價文件區域。
5.如權利要求4所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述投影校正模塊包括建模單元，用於根據所述有價文件圖像的四個頂點坐標與模板圖像的四個頂點坐標的映射關係，獲得映射函數；校正單元，用於根據所述映射函數對所述有價文件圖像進行投影校正，使校正後的有價文件圖像與模板圖像的尺寸保持一致。
6.如權利要求5所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，校正前的有價文件圖像函數為g(x' , y')，模板圖像函數為f(x，y)，兩者的映射函數為雙線性方程χ'= qx+cj+csxy+c" y' = c5x+c6y+c7xy+c8 ；所述建模單元將模板圖像的四個頂點坐標和所述有價文件圖像的四個頂點坐標代入所述雙線性方程中，得出參數 、^^、 ^、^ 和C8的值，獲得所述有價文件圖像和模板圖像的映射函數；所述校正單元根據所述映射函數，將所述有價文件圖像內各點的像素值映射到所述模板圖像上，獲得校正後的有價文件圖像。
7.如權利要求6所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述識別模塊從校正後的有價文件圖像的紅外特徵區域內提取紅外特徵數據；所述紅外特徵數據包括紅外圖像的灰度值的梯度特徵值、紅外圖像的灰度值的均值和紅外圖像的灰度值的方差中的至少一項；所述識別模塊將所述紅外特徵數據與預存的模板圖像特徵數據進行比較；若比較結果符合預置的紅外特性標準，則判定有價文件為合法文件，否則判定有價文件為非法文件。
8.如權利要求7所述的可攜式有價文件識別裝置，其特徵在於，所述可攜式設備上還配置有存儲單元，用於存儲原始紅外圖像數據、模板圖像數據和紅外特性標準數據；輸出單元，用於輸出有價文件識別結果；交互操作單元，用於輸入當前的待測有價文件的種類、面額、朝向數據。
全文摘要
本發明公開了一種可攜式有價文件識別裝置，包括可攜式設備，所述可攜式設備上設有攝像頭，所述攝像頭加裝有紅外濾光片；在所述可攜式設備上還配置有用於採集有價文件的原始紅外圖像的採集模塊；用於對所述原始紅外圖像進行圖像平滑、圖像恢復和圖像分割處理的預處理模塊；用於對所述有價文件圖像進行投影校正的投影校正模塊，以及用於識別有價文件真偽的識別模塊。該可攜式有價文件識別裝置操作簡單，給用戶帶來極大的便利，且識別精準度高。
文檔編號G07D7/20GK102306415SQ20111021846
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月1日 優先權日2011年8月1日
發明者劉夢濤, 向拓聞, 徐朝陽, 黎明 申請人:廣州廣電運通金融電子股份有限公司