Чередование освещения
Изобретение относится к машинам для обработки наличных денег и записи изображения банкнот с использованием нескольких типов освещения. Технический результат заключается в увеличении точности определения пригодности банкнот. Способ включает пропускание документа мимо формирователя сигнала изображения такого, как камера со строчной разверткой при последовательном освещении этого документа с использованием нескольких типов излучения. Используются два или более источников света, каждый из которых создает отличный от других тип освещения. Таблица поиска делит документ на отдельные, следующие друг за другом участки, т.е. строки развертки, и определяет тип освещения, например, цвет, азимут, отраженный или проходящий насквозь свет, для каждого участка документа во время формирования изображения. Когда документ проходит мимо формирователя сигнала изображения, источники света активируются в соответствии с последовательностью, определенной в таблице поиска, что позволяет сформировать изображение документа, полученное чередованием строк при различных типах освещения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники
Данное изобретение относится в общем случае к машинам для обработки наличных денег, а конкретнее - к способу записи изображения банкнот, с использованием нескольких типов освещения, которые способствуют оптимальному отображению отличительных признаков.
Описание уровня техники
Автоматизированная обработка больших объемов наличных денег является растущей международной индустрией, влияющей на многие аспекты, касающиеся распределения, инкассации и подсчета бумажных денег. Обработка наличных денег порождает уникальную проблему, связанную с высокими трудозатратами, которые переплетаются с проблемами сохранности. Они требуют решения многих отдельных задач, например: сбора отдельных банкнот кассиром или служащей банка, учета отдельных коммерческих депозитов или пополняемых счетов банковских служащих, ассимиляции и транспортирования отдельных депозитов или счетов в центр обработки, разгрузки и подсчета груза денег после его прибытия в центр обработки и обработки отдельных счетов посредством машин для автоматизированной обработки. Каждый шаг в этом процессе, который можно автоматизировать и тем самым исключить необходимость затрат человеческого труда, сэкономит трудозатраты на обработку наличных денег и одновременно увеличит защищенность всего процесса. Защищенность увеличивается при введении автоматизированного процесса за счет исключения возможности хищения, неумышленной потери или неправильного обращения с наличными деньгами и увеличения точности учета.
Высокоавтоматизированная система, предназначенная для обработки больших объемов, представляет большой интерес на многих уровнях сетей по распределению и инкассации наличных денег. В настоящее время доступными являются несколько конструкций машин для обработки больших объемов, и они используются в интересах таких различных учреждений, как национальные центральные банки, независимые компании, занимающиеся транспортировкой наличных денег, предприятия по печатанию денег и частные банки. В общем случае, машины для обработки наличных денег используют систему конвейеров, которые транспортируют отдельные банкноты мимо ряда детекторов. В качестве примера, банкноту можно пропускать через ряд электрических преобразователей, предназначенных для измерения ширины, длины и толщины банкноты. Следующий комплект датчиков может представлять собой оптические датчики, которые регистрируют цветовые узоры на банкноте или серийный номер. Детекторы точно так же могут использоваться для выявления специфических магнитных или других физических характеристик отдельных банкнот.
Машины для обработки больших объемов наличных денег в типичном случае вытаскивают отдельные банкноты из пачки банкнот и транспортируют их посредством механического конвейера мимо нескольких различных детекторов для того, чтобы облегчить сортировку отдельных банкнот и сбор данных, относящихся к каждой банкноте, пропускаемой через машину. Например, машина для обработки наличных денег может решать простую задачу обработки пачки наличных денег для того, чтобы удостовериться, что все банкноты в ней имеют одно достоинство и соответствующие характеристики пригодности, одновременно подсчитывая банкноты в пачке, чтобы подтвердить предыдущий подсчет. Немного более сложная задача разделения пачки наличных денег на банкноты различного достоинства при одновременном подсчете денег также может быть решена.
В более сложных известных машинах для обработки наличных денег пачка денег, состоящая из банкнот различного достоинства, может подаваться в машину для обработки, в результате которой происходит разделение банкнот на банкноты различного достоинства, отбраковывание всех банкнот, не отвечающим требованиям пригодности, идентификация поддельных банкнот и прослеживание отдельных банкнот по их серийным номерам. Как видно, на машины для обработки наличных денег возлагается выполнение различных функций, выходящих за пределы простого подсчета и сортировки.
Определение пригодности банкнот является чрезвычайно важной задачей как для центральных банков, так и для крупнейших банков в мировых финансовых центрах. Целью руководящих денежно-кредитных учреждений является сохранение в обращении только тех банкнот, которые отвечают специфическим критериям пригодности (например, загрязнению, износу печатной краски). Традиционно центральные банки сами выполняют определение пригодности. Однако все большая и большая часть этой работы перекладывается на крупные банки финансовых центров, которые обрабатывают большие объемы наличных денег.
Аналогично этому, по мере возрастания изощренности методов подделки и принимаемых в соответствии с этим контрмер, к машинам по обработке наличных денег предъявляются все более высокие требования, состоящие в необходимости оценивать многочисленные элементы защиты такие, как водяные знаки, голограммы, оптически изменяющую печатную краску и т.п. Это процесс еще более осложняется в том случае, когда машинам для обработки денег приходится иметь дело с различными типами валют (например, долларами США, евро, британскими фунтами стерлингов), каждая из которых имеет свои собственные уникальные элементы защиты.
Значительно осложняет эту проблему ограниченные возможности современной технологии, используемой для получения изображения банкнот и определения их пригодности и аутентичности. Например, способы получения изображений, используемые в настоящее время, с трудом определяют степень загрязнения или износа печатной краски на банкноте. При изменениях в печатной краске банкнота может выглядеть темнее и более загрязненной, чем она есть в действительности, в зависимости от параметров и калибровки устройства формирования изображения. Еще один пример относится к физической целостности банкноты. Обычная проблема, противодействующая современной технологии получения изображения, состоит в использовании прозрачной липкой ленты для заклеивания порванных банкнот. По мере развития материалов, прозрачная лента становится все более и более прозрачной, и ее все труднее распознать визуально.
Еще одним усугубляющим проблему фактором являются сами традиционно используемые параметры и тесты. Стандарты тестирования в настоящее время основаны, главным образом, на технических ограничениях старой технологии. Проверяемые в настоящее время физические характеристики и параметры выбирались, главным образом, те, которые позволяли определить технологии того времени. Спустя некоторое время эти фактически существующие стандарты стали официальными стандартами, с которыми в настоящее время должны быть согласованы современные технологии, несмотря на возможность использовать более современные и более надежные параметры.
Краткое изложение сущности изобретения
В данном изобретении предлагаются способ и система, предназначенные для формирования изображения документов таких, как банкноты. Способ включает перемещение документа мимо формирователя сигнала изображения такого, как камера со строчной разверткой, и одновременное поочередное освещение документа с использованием нескольких типов освещения. Используются два или более двух источников света, каждый из которых создает отличающийся тип освещения. Таблица поиска делит документы на дискретные, следующие один за другим участки (т.е. строки развертки) и определяет тип освещения каждого участка документа во время формирования изображения. В то время, когда документ проходит мимо формирователя изображения, источники света активируются с последовательностью, определенной в таблице поиска, что позволяет сформировать изображение документа с чередованием нескольких типов строк.
Тип освещения определяется такими параметрами, как цвет света, угол падения света на документ, использование освещения отраженным или проходящим светом. Порядок следования типов освещения, заданный в таблице поиска, можно оптимизировать для различных типов документов, и таблицу поиска можно включать на ходу при обработке различных типов документов в партии.
Краткое описание чертежей
Новые характерные особенности, которые можно считать отличительными признаками данного изобретения, изложены в прилагаемых пунктах патентных притязаний. Однако само изобретение, так же как предпочтительный способ его использования, его дополнительные цели и преимущества будут понятны лучше всего при рассмотрении нижеследующего подробного описания данных в качестве примера вариантов его выполнения при его чтении вместе с сопровождающими чертежами, на которых:
на Фиг.1 показана машина для обработки наличных денег, воплощающая данное изобретение, в которую загружена порция банкнот, до начала цикла обработки банкнот;
Фиг.2 иллюстрирует проблему, возникающую вследствие ошибок измерения, в соответствии с известными техническими решениями;
Фиг.3 иллюстрирует чередование освещения при формировании изображения банкноты в соответствии с данным изобретением;
на Фиг.4 показан пример необработанного изображения с чередующимися строками, записанного при помощи камеры со строчным сканированием, и его разделение на отдельные RGB изображения (красный, зеленый, синий) в соответствии с данным изобретением;
на Фиг.5 показано расположение источников света, при котором возможно осуществить различные режимы чередования освещения, в соответствии с данным изобретением;
Фиг.6 иллюстрирует пример таблицы поиска, используемой для управления чередованием освещения, в соответствии с данным изобретением;
на Фиг.7 показан упрощенный пример того, как режим освещения может быть оптимизирован в зависимости от характерных особенностей банкноты;
Фиг.8 - упрощенная блок-схема системы управления, используемая для чередования освещения, в соответствии с данным изобретением;
Фиг.9 - блок-схема, которая полностью иллюстрирует процесс использования чередующегося освещения для определения пригодности, в соответствии с данным изобретением;
на Фиг.10 показано многомерное пространство измерений, в соответствии с данным изобретением.
Подробное описание
на Фиг.1 изображена машина 10 для обработки наличных денег, воплощающая данное изобретение, в которую загружена порция 12 банкнот до начала цикла обработки банкнот. Эта порция 12 банкнот подается в машину для обработки денег по одной банкноте. Затем отдельные банкноты перемещаются на конвейере мимо нескольких различных детекторов прежде, чем они будут уложены в один из сортировочных бункеров 14. В типичном случае один сортировочный бункер используется для сбора банкнот одного достоинства в конце процесса сортировки.
Загрязнение можно определить как общее распределение грязи по всей банкноте. Истирание печатной краски, наличие рисунков и пятен также иногда описываются как обнаружение загрязнений. Загрязнение банкнот увеличивает оптическую плотность банкнот и увеличивает их отражательную способность. Одна из трудностей, возникающих при выполнении обнаружения загрязнений, заключается в необходимости привести в соответствие восприятия человека и восприятия машины. Она включает две главные проблемы. Первая заключается в сложности восприятия, которое включает определение категорий загрязнений и задания параметров для таких категорий. Другая проблема заключается в ошибках измерений, возникающих в результате различий в производстве банкнот и "шума" измерений. Для того, чтобы добиться соответствия с восприятием человека, необходимо очень тщательно выбирать цвета освещения.
Фиг.2 иллюстрирует проблему, возникающую в результате ошибок измерения в соответствии с известными техническими решениями. На ней показано, как коэффициент отражения света используется для определения загрязнений на основе измерения коэффициента отражения в одном спектре. Как показано на скользящей шкале в нижней части рисунка, определение степени пригодности основывается на количестве отраженного света, изображения на одном конце составляют совершенно непригодные вследствие загрязнения банкноты, а изображения на противоположном конце составляют полностью пригодные банкноты. Известные способы формирования изображения обычно включают измерение коэффициента отражения с использованием света одного спектра (например, белый свет или один изолированный цвет). К сожалению, при таком подходе некоторые банкноты могут оказаться внутри принятого интервала ошибок для пригодных банкнот, хотя на самом деле эти банкноты являются менее пригодными, чем требуется.
В данном примере, точка 202 представляет банкноты одного класса пригодности. Замеры пригодности для этого класса распределены в диапазоне 220 значений на шкале пригодности, в который входят различия производства и шум измерения. К несчастью, как показано на Фиг.2, этот диапазон значений может частично налагаться на соседний диапазон 230 замеров другого класса 203 пригодности. Проблема различий в производстве приобретает особое значение в случае международной валюты такой, как евро, которая печатается в нескольких местах по всей Европе, в каждой из которых имеются незначительные отличия в качестве бумаги и печатной краски.
Замеры коэффициента отражения для классов 201 и 202 пригодности, расположенные на концах шкалы измерений, представляют собой самые простые случаи определения пригодности. Замеры, которые подаются между концами этого спектра, могут порождать неточный или не совсем оптимальный результат тестирования вследствие образования области наложения между интервалами ошибок. В данном примере класс пригодности 203 существенно отклоняется от замеров полностью пригодного класса 202. Однако как было отмечено выше, интервал 230 ошибок для класса 203 пригодности частично перекрывает интервал 220 ошибок для полностью пригодных банкнот класса 202, что может привести к неправильной идентификации банкнот как более пригодных, чем они есть в действительности, значительно снижается этим точность данного метода измерений на краях интервала.
Ограничения известных способов измерения состоят в том, что они основаны исключительно на измерениях коэффициента отражения света одного спектра, что образует одномерную метрику. При одномерном измерении разделение уровней загрязнения возможно только вдоль одной оси графа. К сожалению, ограничения известных способов были узаконены. Несмотря на ограничения, связанные с использованием коэффициента отражения света одного спектра для формирования изображения банкноты, параметры для коэффициента отражения света одного спектра (преимущественно, белого света) образуют базу для стандартов и процедур для определения пригодности. Это пример того, как фактически используемые параметры, основанные на ограничениях существующих сейчас и существовавших ранее методов, становятся официальными стандартами, с которыми затем должны согласовываться последующие технологии.
В данном изобретении измерение коэффициента отражения только в белом свете, принятое в известных технических решениях, заменяется чередованием освещения с использованием света различных длин волн (например, красного, зеленого, синего, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК)). Загрязнение банкноты (включая истирание краски) создает различные эффекты отражательной способности в каждом цвете, которые не видны на изображении, полученном только в белом свете.
Фиг.3 иллюстрирует принцип использования чередования освещения при формировании изображения банкноты, в соответствии с данным изобретением. В данном изобретении используется камера 301 со строчной разверткой для формирования изображения банкноты 302 в то время, когда банкнота перемещается в направлении, указанному стрелкой. Источник света (осветитель) 303 освещает проходящую банкноту 302, используя светоизлучающие диоды (или подобные светоизлучающие элементы), которые излучают свет различных длин волн попеременно, в определенной последовательности.
В результате такого поочередного освещения создается изображение с чередующимися строками, на котором каждая строка, просканированная камерой 301, записывается при освещении светом с различной длиной волн в заданной последовательности (например, красным, зеленым, синим, УФ, красным, зеленым, синим, УФ и т.д.) до тех пор, пока банкнота 302 не будет просканирована полностью. На Фиг.3 показана схема 312 чередования, наложенная на банкноту 302, чтобы проиллюстрировать данный принцип. В данном примере такое изображение с чередующимися строками может быть разделено на красное 310, зеленое 320, синее 330 и ультрафиолетовое 340 изображения, полученные в отраженном свете. Простое повторение схемы Красный, Зеленый, Синий, УФ (КЗСУФ), используемой на Фиг.3, представляет собой упрощенный пример, но он наглядно иллюстрирует данный принцип.
Как минимум, в источнике 303 света используются две различные длины волн. В предпочтительном варианте выполнения используются четыре длины волн. Переключение освещения между различными цветами синхронизировано с записью изображения камерой 301 и может использовать простую схему повторения, подобную той, которая была описана выше, или более сложную схему (будет подробнее объяснена ниже).
На Фиг.4 показан пример необработанного изображения 401 с чередующимися строками, записанного камерой со строчной разверткой. Данное изображение включает все строки, просканированные в свете с различными длинами волн (например, КЗС) и объединенные с друг с другом в определенной последовательности. Это изображение 401 с чередующимися строками вытянуто, поскольку это изображение дискретизировалось с большей скоростью, чем изображение при освещении только отраженным белым светом, для того, чтобы сохранить разрешение изображения. Ниже изображения 401 с чередующимися строками даны отдельные изображения 410, 420, 430, полученные в результате разделения строк развертки по цвету (красный, зеленый и синий). Отдельные изображения (красное, зеленое, синее) 410, 420, 430 можно объединить в одно составное изображение 440, эквивалентное изображению, полученному при освещении светом. Составное изображение может служить в качестве изображения в белом отраженном свете для сравнения с ним изображений, полученных в отраженном свете различных цветов.
Необходимо подчеркнуть, что изображения 410, 420, 430 не являются цветными изображениями. Все строки сканирования, независимо от цвета, испускаемого источником света, записываются одной камерой по уровням серого. Однако отражение света будет отличаться в зависимости от цвета света. Это происходит в следствие того, каким образом фотоны различных длин волн взаимодействуют с печатной краской и характерными особенностями банкноты (включая загрязнение). Следствием этого является то, что хотя изображения в отраженном свете, сформированные при освещении с различными длинами волн, записываются все в уровнях серого, каждое изображение открывает характерные особенности, не видимые на других, как показано на Фиг.4.
Существенным элементом эффективности данного изобретения является запись изображений, сформированных в свете с различными длинами волн, в одном и том же месте одной и той же камерой. Если бы различные изображения записывались отдельно друг от друга в разных местах, незначительные отличия в положении банкноты по отношению к каждой камере сделали бы более трудным объединение и сравнение отдельных изображений, полученных при различных длинах волн, что значительно бы снизило точность определения пригодности.
Данное изобретение увеличивает точность определения пригодности, преобразуя коэффициент отражения для данной длины волн света в многомерное измерение, которое может преодолеть недостатки описанного выше одномерного анализа. В то время как известные технические решения, представленные на Фиг.2, были ограничены простым измерением коэффициента отражения в заданном спектре в терминах ярче или темнее, данное изобретение позволяет осуществлять взаимное сравнение отраженного света с различными длинами волн и при различных режимах освещения. Этот способ позволяет исключить большую часть неточностей при определении пригодности, происходящих вследствие различий в производстве и шума измерений.
Помимо использования различных длин волн отраженного света, чередование освещения также можно осуществить путем чередования освещения отраженным и проходящим насквозь светом, а также освещения под разными углами падения на банкноту (различные азимуты).
На Фиг.5 показана схема расположения источников света, способная осуществить различные типы чередующегося освещения, в соответствии с данным изобретением. В то время, как пример, показанный на Фиг.3, относится только к поочередному освещению в режиме отражения света с несколькими длинами волн, конфигурация, изображенная на Фиг.5, включает также режимы освещения по различным азимутам в отраженном/проходящем насквозь свете.
В данном примере банкнота 501 перемещается по прямолинейной направляющей 502 банкнот в машине для обработки денег. Следует отметить, что в некоторых вариантах выполнения направляющая 502 банкнот может быть криволинейной. Однако прямолинейная направляющая банкнот в данном примере облегчает иллюстрацию.
Источники света 510 и 520 используются в режиме работы с использованием нескольких азимутов. Аналогично источнику света, изображенному на Фиг.3, каждый из источников света 510 и 520 может освещать проходящую мимо него банкноту 501, используя чередование длин волн, как было описано выше. Поскольку источники света 510 и 520 расположены по разным азимутам относительно банкноты 501, отраженное изображение записанное камерой 550 со строчной разверткой будет иметь различия по этим двум азимутам, если банкнота включает элементы, напечатанные оптически изменяющейся печатной краской (OVI). Следовательно, помимо чередования различных длин волн отраженного света от одного источника (как показано на Фиг.3), данное изобретение также позволяет осуществлять чересстрочную развертку изображений, полученных в отраженном свете по различным азимутам освещения.
Оптически изменяемая печатная краска создает при отражении различные цвета (например, пурпурный и зеленый) при различных углах падения света, даже в том случае, когда длина волны падающего света одна и та же для обоих углов. Точнее, оптически изменяемая печатная краска должна создавать при отражении различные цвета при освещении ее под различными углами. Однако значительное истирание печатной краски или загрязнение оптически изменяемой печатной краски может уменьшить это различие при изменении азимутов освещения. В связи с этим определение пригодности имеет косвенную пользу для обеспечения защищенности путем определения, имеют ли элементы защиты, включенные в банкноту, достаточную физическую пригодность для того, чтобы все еще оставаться пригодными для эксплуатации. На самом деле, многие кредитно-финансовые органы могут основывать уровень пригодности банкнот главным образом на соответствии элементов защиты. Если оптически изменяемая печатная краска или водяные знаки становятся слишком изношенными или загрязненными для того, чтобы можно было точно определить, является ли данная банкнота законной, нет смысла сохранять эту банкноту в обращении.
Концепцию принятия решения о пригодности банкноты на основе сочетания измерений загрязнения и качества элементов защиты можно развить далее, подставляя отдельно измеренные величины в функцию комбинационного преобразования, что позволяет получить общий количественный показатель пригодности (подробнее будет объяснено ниже, см. Фиг.9). Следовательно, в зависимости от пользователя (например, Коммерческий банк в сравнении с Центральным банком) решение о пригодности банкноты может по-разному основываться на соотношении между загрязнением/износом элемента защиты, представленным комбинированным значением пригодности. Например, Коммерческий банк может склоняться к повторному пуску в обращении банкнот, имеющих приемлемый уровень загрязнения, вне зависимости от износа элементов защиты до тех пор, пока возможно распознать эти банкноты. В противоположность этому, Центральный банк потенциально будет более озабочен качеством элементов защиты и будет применять более строгие стандарты.
Следовательно, различные функции преобразования или пороги могут быть установлены для различных типов пользователей устройства для сортировки. Это предполагает двухступенчатое преобразование: 1) измерение загрязнения на основе чередования освещения и измерение износа элемента защиты также на основании чередования освещения и его азимутов, и 2) преобразование сочетания загрязнения и износа элемента защиты.
Источник света 530, расположенный позади банкноты 501, обеспечивает сквозное освещение через банкноту 501 в то время, когда банкнота проходит через зазор в направляющей 502 банкнот. Точно так же, как загрязнение и истирание печатной краски изменят коэффициент отражения света от поверхности банкноты, они также изменят прохождение света сквозь банкноту. Сквозное освещение является, очевидно, лучшим способом определения присутствия и пригодности водяных знаков на банкноте. Различие между освещением отраженным и проходящим насквозь светом можно сравнивать для света с различными длинами волн. Так же, как и при других типах поочередного освещения, которые были описаны выше, изображения, образованные отраженным и проходящим насквозь светом, могут быть сформированы путем чересстрочной развертки (для любой длины волн).
Последний источник 540 освещения создает рассеянное непрямое освещение проходящим насквозь светом, которое можно перемежать и сравнивать с прямым освещением проходящим насквозь и/или отраженным светом.
Из приведенного выше описания должно быть понятно, что степени свободы возможны при чередующемся освещении, могут создать значительную сложность в управлении переключением освещения. Помимо определения того, какой источник света следует использовать для каждой строки, сканируемой камерой, система управления также должна определить, какую длину волны света следует излучать из выбранного источника.
Фиг.6 иллюстрирует пример таблицы поиска, используемой для управления чередованием освещения в соответствии с данным изобретением. Таблица 600 поиска хранится в памяти системы управления. Для каждой строки изображения, записанного камерой, имеется отдельный адрес памяти, представленный рядами в таблице. Каждый столбец представляет собой отдельный источник освещения, который включает все светодиоды на всех осветителях в машине.
Таблица поиска на Фиг.6 представляет собой упрощенный пример, который содержит только пять строк развертки изображения и четыре источника освещения. В данном примере источники освещения представляют собой светоизлучающие диоды различного цвета, находящиеся на одном осветителе, которые излучают красный, зеленый, синий и инфракрасный свет. Число на пересечении каждой строки и столбца представляет собой байт управления, подаваемый на каждую светоизлучающую матрицу во время записи этой строки изображения. Байт управления определяет интенсивность излучения, создаваемого рассматриваемым светодиодом. В данном примере значение 255 соответствует полной интенсивности, а значение 0 соответствует отключению. В одном варианте выполнения система управления может использовать значение 128, соответствующее половинной интенсивности.
Если применить эту таблицу поиска для чередования освещения банкноты, то строка 1 развертки будет освещена красным светом в то время, как остальные светодиоды останутся отключенными. Для строки 2 будет включен только зеленый светодиод. Аналогично, только синий светодиод включается для строки 3, и только ИК светодиод включается для строки 4. Для строки 5 красный, зеленый и синий светодиоды включаются на полную интенсивность в то время, как ИК светодиод отключен, что создает отражение белого света.
Для более сложной конфигурации такой, как в примере, показаном на Фиг.5, таблица поиска будет включать 16 столбцов в добавление к столбцу, в котором перечислены строки развертки. Эти 16 столбцов будут соответствовать светодиодам четырех различных цветов (например, красному, зеленому, синему, ИК), присутствующим в каждом из четырех осветителях 510, 520, 530, 540. Количество строк развертки будет зависеть от длины банкноты, изображение которой формируется, и может изменяться в зависимости от типа и/или достоинства банкноты.
Пример чередования освещения, представленный в таблице 600 поиска, аналогичен тому, который иллюстрирует Фиг.3, и преднамеренно очень упрощен для облегчения иллюстрации. Однако схема чередования освещения не обязана быть простой повторяющейся последовательностью, как показано на примере выше. Поскольку данное изобретение позволяет осуществлять управление каждым светодиодом для каждой линии развертки изображения, последовательность освещения можно оптимизировать для каждого типа банкнот в соответствии с их характерными особенностями.
Отличительные признаки банкноты изменяются от одной области банкноты к другой. Каждый из этих отличительных признаков лучше всего улавливается при определенном типе освещения (например, цвет, азимут, отраженный или проходящий насквозь свет). Например, изображения в отраженном свете, сформированные чересстрочной разверткой при освещении по различным азимутам, дают наилучший результат в той области банкноты, которая напечатана с помощью оптически изменяемой печатной краски. Аналогично, чередование отражающегося и проходящего насквозь освещения может оказаться предпочтительней для области банкноты, содержащей водяной знак.
Вследствие того, что конкретные признаки для каждого типа, достоинства и серии валюты уже известны руководящим денежно-кредитным учреждениям, оптимальную последовательность освещения можно сформировать для каждого типа банкнот и заранее заложить эту программу в систему со своей уникальной таблицей поиска. Более того, расположение характерных признаков банкноты будет изменяться в зависимости от ориентации банкноты перед камерой (т.е. является ли ведущей кромкой левая или правая, повернута ли она лицевой или обратной стороной). Следовательно, оптимальную схему освещения также можно сформулировать для каждой возможной ориентации рассматриваемого типа банкнот.
На Фиг.7 показан упрощенный пример того, как можно оптимизировать режим освещения в зависимости от отличительных признаков банкноты. В первой области 710 банкноты 700 имеется серийный номер 701, который наиболее эффективно улавливается в отражательном ИК свете. Для этой области банкноты режим освещения может включать только отражение ИК излучения из единственного осветителя для всех строк развертки, которые покрывают расположение серийного номера. В альтернативном варианте, в последовательности могут чередоваться строки, сформированные в отраженном ИК излучении, со строками другого цвета из того же осветителя, в зависимости от других характерных признаков, присутствующих в этой области банкноты.
В средней области 720 банкноты имеется символ 702, выполненный оптически изменяемой печатной краской. Для этой области банкноты тип освещения будет включать отражение по нескольким азимутам, чередование строк, освещенных под различными углами падения. В типичном случае будет использоваться свет одного цвета для обоих азимутов освещения. Однако это будет зависеть от конкретных характеристик банкноты.
Последняя область 730 банкноты включает область водяного знака 703. Для этой области режим освещения может состоять из чередования отраженного белого света и проходящего насквозь ИК излучения.
Хотя Фиг.7 является очень упрощенным примером, она помогает проиллюстрировать, как чередующееся освещение можно использовать для случая более сложных, оптимизированных схем, выходящих за рамки простого повторения последовательности красный, зеленый, синий, ИК (или УФ).
Данное изобретение позволяет изменять таблицу поиска, используемую для поочередного освещения, на основании принципа "банкнота за банкнотой" по мере того, как банкноты подаются через машину для обработки. В предпочтительном варианте выполнения данного изобретения по мере того, как каждая банкнота подается в машину, система определяет тип валюты данной банкноты, ее достоинство, ее серию (год выпуска) и ее физическую ориентацию. Эта информация используется системой поочередного освещения для выбора соответствующей таблицы поиска в своей памяти для ее выполнения. Этот процесс повторяется для каждой банкноты, подаваемой в машину для обработки денег, что позволяет ей на ходу модулировать чередование освещения.
Для того, чтобы осуществить такую модуляцию чередования освещения на ходу, датчик, используемый для определения типа банкноты и ориентации, располагается до камеры поочередного освещения. При данной конфигурации датчик достоинства банкнот передает информацию далее по ходу процесса к датчику чередующегося освещения, который затем выбирает соответствующую таблицу поиска до того, как рассматриваемая банкнота достигнет камеры.
Однако данное изобретение также обеспечивает эксплуатационную гибкость в работе и позволяет размещать датчик поочередного освещения до датчика достоинства банкноты или использовать его самого в качестве датчика достоинства. В тех случаях, когда функции обработки пригодности выполняются на той же системе, что и датчик достоинства (или до него), можно использовать фиксированную схему чередования освещения вместо настройки ее по ходу процесса. Кроме того, некоторые машины для обработки могут использовать несколько датчиков достоинства, причем некоторые из этих датчиков используют информацию, полученную на предыдущих этапах.
Количество датчиков и их конфигурацию можно оптимизировать для потребностей конкретного пользователя. Аналогичным образом, как фиксированное чередование освещения, так и модуляции последовательности освещения от банкноты к банкноте, можно использовать самостоятельно или в комбинации, в зависимости от потребностей пользователя.
Фиг.8 представляет собой упрощенную блок-схему системы управления, используемой для чередования освещения, в соответствии с данным изобретением.
Фиг.9 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует весь процесс применения поочередного освещения для определения пригодности, в соответствии с данным изобретением. Процесс начинается с получения исходных данных (шаг 901). Он включает формирование изображения с чередующимися строками, как было описано выше.
Как только исходное изображение будет получено, следующий шаг представляет собой выборку замеров (шаг 902). Это процесс выборки многомерных замеров из исходных данных на основе известного типа документа: конкретная валюта (например доллары США или евро), достоинство и серия (например, 1996, банкнота достоинством двадцать долларов США), и конкретная ориентация банкноты под камерой (например, лицевой стороной, вперед левым краем). Выборка замеров также основывается на геометрии изображения, которая описывает последовательность (режим) освещения, который использовался для получения исходных данных для этого типа банкнот, а также известное положение и поворот в пределах полученного кадра изображения (наклон документа).
Вслед за выборкой замеров в изобретении применяется к данным Функция преобразования (шаг 903). Она представляет собой математическую функцию преобразования, которая преобразует многомерные данные замеров в трехмерный вектор. Это процесс может быть весьма сложным и может представлять собой любую линейную или нелинейную комбинацию данных, содержащих замеры. Например, данные, содержащие замеры, могут представлять собой двумерный массив, соответствующий определенной прямоугольной области на банкноте, при этом каждая точка в двумерном массиве представляет собой трехмерную величину, содержащую значения коэффициентов отражения красного, зеленого и синего цветов. Функция преобразования может преобразовывать его в один трехмерный замер, который содержит среднее значение цветового тона, насыщенности и яркости для всей прямоугольной области.
Тип преобразования Transform Type определяет, какое конкретное преобразование будет применено из нескольких, которые предусмотрены. Оно может изменяться от одного замера к другому (для каждого обрабатываемого документа можно использовать несколько замеров). Параметры преобразования изменяются путем выбора типа преобразования и определяют Функцию преобразования. Например, чтобы сформировать каждый компонент вектора замера, возможно применить весовые коэффициенты к каждой плоскости элементов отображения.
При применении функции преобразования используются параметры калибровки, которые являются корректировками для таких вещей, как изменение оптической системы камеры и освещения, которые убирают различия между различными системами.
После того, как Функция преобразования была применена к данным, система проецирует результирующий вектор на эталонный вектор, чтобы получить скалярную величину пригодности (шаг 904). Как было объяснено выше, на выходе Функции преобразования образуется один трехмерный замер (т.е. точка в некотором трехмерном пространстве). В процессе проецирования рассчитывается проекция этой точки на некоторый эталонный вектор (или "вектор пригодности") в этом пространстве, т.е. расстояние вдоль вектора до той точки, которая будет проекцией точки, соответствующей замеру. Пространство замеров и эталонный вектор выбираются таким образом, что вдоль этого вектора происходит разделение банкнот различной степени пригодности (см. Фиг.10). Они определяются эмпирически для каждого типа валюты, достоинства и серии.
В общем случае, банкноты будут перемещаться от одного конца вектора к другому по мере того, как они становятся все более непригодными, и, таким образом, расстояние вдоль этого вектора служит хорошей оценкой их уровня пригодности. Целью является выбор этого пространства замеров и вектора пригодности таким образом, что другие факторы, которые могут исказить показание пригодности (такие, как изменение печати или изменение бумаги), будут сдвигать точку замера в направлении, перпендикулярном вектору пригодности, и, таким образом, не будут влиять на показания пригодности.
Шаги 902-904 могут быть повторены несколько раз для каждой банкноты, либо для различных областей банкноты, либо для одной области, но с различными параметрами. Это дает множество значений пригодности для одной банкноты. Их можно комбинировать, чтобы получить одно комбинированное значение пригодности для банкноты. В предпочтительном варианте выполнения данного изобретения различные значения пригодности комбинируются, образуя взвешенное среднее значение (шаг 905). Весовые коэффициенты замеров, которые определяют это процесс, определяются эмпирически.
В альтернативном варианте выполнения данного изобретения шаг 905 содержит простой выбор значения, соответствующего самому высокому уровню непригодности.
После того, как будет определено комбинированное значение пригодности, система обратится к Отображению в виде карты уровней, используя таблицы отображения (шаг 906).
Это процесс использует таблицу поиска для того, чтобы отобразить значение комбинированной пригодности документа на один из нескольких уровней пригодности, которые используются для классификации этой банкноты. В одном варианте выполнения изобретения для классификации используется 16 уровней пригодности. Каждый тип документов может иметь отличную от других таблицу отображения.
Шаги процесса, показанные на Фиг.9, также можно применить к одной и той же банкноте, при использовании нескольких камер в одной и той же машине для обработки денег. Поскольку при каждом формировании изображения при чередовании освещения используется только одна камера, за один раз записывается только одна сторона банкноты. Следовательно, вторую камеру со своим собственным соответствующим источником света можно разместить в другом месте машины, что позволит также записывать противоположную сторону банкноты. К шагам 901-906 следует обращаться, используя положение этой второй камеры. Такая конфигурация с двумя камерами позволит получить интегральный скалярный количественный показатель пригодности для каждой стороны банкноты, которые затем можно комбинировать, чтобы определить интегральный количественный показатель пригодности всей банкноты.
На Фиг.10 показано многомерное пространство замеров, в соответствии с данным изобретением. Пространство замеров, представленное на Фиг.10, включает две оси, А и В, каждая из которых представляет коэффициенты отражения различных типов света. Например, оси могут представлять различные цвета (красный, зеленый или синий), по отношению друг к другу, или они могут представлять коэффициенты отражения белого света по отношению к одному из изолированных цветов.
На Фиг.10 показано два вида пространства. Большее пространство 1000 охватывает поле всех банкнот через область измерений вдоль осей А и В. Внутри этого большого поля находятся меньшие поля 1010, 1020, 1030, каждое из которых представляет банкноты одного класса (т.е. конкретным уровнем пригодности).
В данном примере замеры вдоль оси А напоминают результаты измерений для коэффициентов отражения света в одном спектре, как показано на Фиг.2. Аналогично Фиг.2, пример, представленный на Фиг.10, показывает наложение замеров банкноты 1010 и банкноты 1020 вдоль оси А. Как было объяснено выше, эта область 1011 наложения может сделать невозможным определение различий между двумя банкнотами разных классов пригодности, на основании только одномерного анализа коэффициента отражения света. Однако различие между уровнями пригодности банкнот становится легче увидеть, если смотреть под другим углом.
На Фиг.10 показано, как разделение уровней 1010 и 1020 пригодности становится очевидным, если измерения проводить вдоль оси 1040. По этой причине ось 1040 можно рассматривать как ось разделения (или описанный выше вектор пригодности). В то время, как замеры вдоль оси А могут быть коэффициентами отражения белого света, по оси В могут быть представлены коэффициенты отражения красного, зеленого или синего. Вследствие различия в отражении света различных цветов (как показано на Фиг.4), измерение яркости вдоль оси В будет отличаться от замера вдоль оси А.
Так же как и для оси А, измерения отражательной способности вдоль оси В могут иметь область 1050 наложения между различными уровнями 1010 и 1020 пригодности. Ось 1040 разделения, определяемая из взаимного соответствия оси А и оси В, выявляет область различия 1060 между различными уровнями 1010, 1020 пригодности, которые не видны ни на оси А, ни на оси В по отдельности. Таким образом, многомерное измерение и анализ, используемые в данном изобретении, позволяют добиться значительно более точного разделения уровней пригодности по сравнению с одномерным измерением в известных технических решениях. Стандарты пригодности, которые обеспечивают данное изобретение, больше соответствуют восприятию человека и позволяют лучше контролировать качество банкнот, находящихся в обращении. В результате, меньшее количество пригодных банкнот будет уничтожаться, и меньшее количество непригодных банкнот будет снова пущено в обращение. Описанные выше способы чередования освещения не ограничиваются использованием их только для бумажных денег. Их также можно использовать для других типов документов, которые находятся в широком обращении, таких как чеки, облигации, свидетельства на акции и т.д.
Хотя предпочтительные варианты выполнения данного изобретения были описаны в предшествующем подробном описании и проиллюстрированы в прилагаемых чертежах, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами выполнения, но в нем можно выполнить многочисленные перекомпоновки, модификации и замены отдельных частей и элементов, которые не будут отходить от сути изобретения. Следовательно, предполагается, что данное изобретение включает в себя подобные перекомпоновки, модификации и замены частей и элементов, которые попадают в объем прилагаемых пунктов патентных притязаний.
1. Система, предназначенная для формирования изображений документов, содержащая
(a) формирователь сигнала изображения;
(b) по меньшей мере два различных источника света, при этом каждый источник света создает отличный от других тип освещения;
(c) таблицу поиска, которая разделяет документы на отдельные следующие друг за другом участки и определяет тип освещения для каждого участка документа во время формирования изображения; и
(d) средство для синхронизации указанных источников света с указанным формирователем сигнала изображения для того, чтобы последовательно освещать документ, проходящий перед формирователем сигнала изображения, в соответствии с указанной таблицей поиска, формируя изображение указанного документа, полученное чередованием строк при различных типах освещения.
2. Система по п.1, в которой тип освещения определяется по меньшей мере одним из следующих параметров:
цветом; углом падения света на документ; освещением отраженным или проходящим насквозь светом.
3. Система по п.2, в которой цвет света при освещении представляет собой по меньшей мере только один цвет или комбинацию из следующих цветов: красного, зеленого, синего, белого, инфракрасного, ультрафиолетового.
4. Система по п.1, причем данная система содержит до 16 различных источников света и каждый источник света создает отличный от других тип освещения.
5. Система по п.1, в которой для каждого типа документа, изображение которого формируется системой, используется отличная от других таблица поиска.
6. Система по п.1, в которой формирователь сигнала изображения представляет собой камеру со строчной разверткой, а отдельные участки документа, отделяемые в таблице поиска, соответствуют строкам развертки.
7. Способ формирования изображений документов, включающий следующие шаги:
(a) обращение к таблице поиска, которая разделяет документы на отдельные следующие друг за другом участки и определяет тип освещения для каждого участка документа во время формирования изображения;
(b) пропускание документа мимо формирователя сигнала изображения; и
(c) последовательное освещение указанного документа во время его прохождения мимо формирователя сигнала изображения с использованием различных типов освещения в соответствии с таблицей поиска с целью сформировать изображение указанного документа, полученное чередованием строк при различных типах освещения.
8. Способ по п.7, в котором тип освещения определяется по меньшей мере одним из следующих параметров: цветом, углом падения света на документ, освещением отраженным или проходящим насквозь светом.
9. Способ по п.8, в котором цвет света при освещении представляет по меньшей мере один цвет или комбинацию следующих цветов: красного, зеленого, синего, белого, инфракрасного, ультрафиолетового.
10. Способ по п.7, включающий, кроме того, использование до 16 различных источников света, причем каждый источник света создает отличный от других тип освещения.
11. Способ по п.7, включающий, кроме того, обращение к отличной от других таблице поиска для каждого типа документа, изображение которого формируется.
12. Способ по п.7, в котором формирователь изображения представляет собой камеру с линейной разверткой, а отдельные участки документа, определяемые в таблице поиска, соответствуют строкам развертки.
