纸币清分机图象识别系统的研究与设计

辽宁科技大学

硕士学位论文

纸币清分机图象识别系统的研究与设计

姓名：丁瑞昕

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：张颖

20080301

辽宁科技大学硕士学位论文第一章绪论

白状态，这使得国内清分机市场基本上被一些国际知名品牌如德国的捷加得（Ｇ＋Ｄ）、日本的光荣、英国的得利来等公司所垄断，而进口清分机的价格十分昂贵、维护成本也非常高，其性能也并不完全符合国内目前流通纸币旧钞较多的特点的要求。所以，虽然国内市场对纸币清分机有着迫切的需求，但纸币清分机在国内市场实际上却一直并没有得到广泛应用。近年来，随着ＡＴＭ的进一步推广和使用，纸币清分机作为能够给ＡＴＭ机进行配钞的主要设备，很多地方银行机构及一些大中型商业银行的分支机构都已经有采购中小型纸币清分机的意愿，这就为国产纸币清分机的研制、生产和投入使用提供了巨大的商机与挑战。

１．２纸币清分机在国内外的研究现状和进展

目前，国外在纸币识别技术上已经较为成熟，单从纸币的识别率而言，对于面值、面向的识别率已经接近１００％，现已经处于实际应用阶段。目前国外纸币清分机的主要产商有德国的捷佳得、日本的光荣、东芝、英国的德利来等公司，德利来、捷佳得、东芝等公司主要以生产大型清分机为主，而中小型清分机则以光荣、劳雷尔为代表。这些公司由于研发时间已经较长，其技术经验的积累比较丰富，因此其产品在市场上占有很高的份额。但国外的清分机是专门针对国外纸币进行开发的，其对纸币品相的要求较高，而目前国内人民币流通领域中品相较差的纸币所占比例较大，这与进口清分机所针对的清分对象有着较大的差异，但国外产商决不会放弃中国金融市场这块巨大的“蛋糕”，为了解决上述问题国外清分机厂商已经开始开发用于专门处理人民币的纸币清分机【１Ｈ”。图１一ｌ和图ｌ一２分别为两款国外品牌的清分机样品，其性能对比如下表所示。

图卜１捷佳得ＢＰＳｌ００型清分机图卜２东芝ＦＳ８００型清分机

与国外的知名厂家相比，国内在清分机的整体技术上还相对比较落后，但国内清分机产业发展趋势和发展速度已经十分迅速，国内的研发工

辽宁科技大学硕士学位论文第一章绪论

作几年前就已成为国内金融机具制造业努力攻关的目标，而且已经在多个方面的技术攻关中有所突破。目前国内已经成功研制出一些清分机，如清华同方人民币小型纸币清分机、哈尔滨的松花江系列清分机、鞍山聚龙的ＪＬ３０Ｘ系列清分机。图１．３和图１．４分别为两款国产纸币清分机样机，其性能对比如表１．２所示。

表卜１国外两款清分机产品性能比较

图卜３清华同方ＣＳ—ＩＯＯＣＮ型清分机图卜４松花江ＣＦ２０００型清分机

表１．２国产两款清分机产品性能比较

由上表可以看出，国产清分机在功能、速度等环节上已经具备了与进口清分机进行竞争的实力，但由于在图像处理、应用等技术上还是相对不够成熟，所以在对纸币的识别和清分中，还存在着一些不足之处【５¨９１；

辽宁科技大学硕士学位论文第二章纸币清分机系统方案介绍

场上目前已可提供黑白接触式图像传感器，其分辨率有２００ｄｐｉ、３００ｄｐｉ、４００ｄｐｉ等，而３００ｄｐｉ和６００ｄｐｉ彩色接触式图像传感器芯片业已开发成功。

二、ＣＩＳ的构成及原理

图２－４给出了ＣＩＳ头截面剖视图。如图所示，ＣＩＳ头由ＬＥＤ光源阵列、微自聚焦棒状透镜阵列、光电传感器的阵列、保护玻璃、铝质壳体及聚光棱镜等组成。ＣＩＳ头的内部组成框图如图２．５所示，该ＣＩＳ头物理分辨率为２００ｄｐｉ（８ｐｏｉｎｔ／ｍｍ），有效扫描宽度为２１６ｍｍ。其传感器单元及棒状聚焦透镜一一对应地排成线阵，共有１７２８个传感单元，可分别检测１７２８个像素点；ＶＬＥ和ＲＬＥＤ为内ＬＥＤ阵列的电源和地；ＣＰ为ＣＩＳ的扫描控制时钟；ＳＰ为启动扫描控制信号；ＶＯＵＴ为ＣＩＳ的模拟输出端。工作时，ＣＩＳ头与扫描文稿直接接触，来自ＣＩＳ头内ＬＥＤ阵列的光源经聚光棱镜后照射在扫描文稿上，其反射光经棒状聚焦透镜后照射在ＣＩＳ头内的光电检测单元上。反射光线的强弱随扫描文稿上被扫描处的黑白程度变化。

图２—４ＣＩＳ头横切面剖视图

三、ＣＩＳ的特点

１．结构设计轻巧

ＣＩＳ技术采用内部白聚焦透镜阵列和内置的线性光源照明，扫描范围和原稿幅度相同，原稿和ＣＩＳ的玻璃表面接触。线性光源发出的光由出光口射出后，透过玻璃照射到原稿表面，并经原稿反射后再由自聚焦透镜把原稿上的图像信息传递到光电转换电路的受光区域，由光电转换电路转换成电信号，从而读取图像数据。由于ＣＩＳ采用接触式的读取方式，没有附加的光学部件，因此所需的光路很短，大大减小了器件的体积和重量。

２．制作成本廉价

ＣＩＳ的许多组件采用塑料注塑工艺制成，生产成本比较低，同时由于