EP1329856B1 - Method of detecting surface relief on coins in coin actuated machines - Google Patents

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EP1329856B1
EP1329856B1 EP03000245A EP03000245A EP1329856B1 EP 1329856 B1 EP1329856 B1 EP 1329856B1 EP 03000245 A EP03000245 A EP 03000245A EP 03000245 A EP03000245 A EP 03000245A EP 1329856 B1 EP1329856 B1 EP 1329856B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
coin
embossed
reference pattern
validation device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03000245A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1329856A2 (en
EP1329856A3 (en
Inventor
Markus Adameck
Manfred Prof. Dr. Eich
Michael Hossfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crane Payment Innovations GmbH
Original Assignee
National Rejectors Inc GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Rejectors Inc GmbH filed Critical National Rejectors Inc GmbH
Publication of EP1329856A2 publication Critical patent/EP1329856A2/en
Publication of EP1329856A3 publication Critical patent/EP1329856A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1329856B1 publication Critical patent/EP1329856B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005—Testing the surface pattern, e.g. relief

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an embossed image of a coin in a slot machine.
  • EP 1 054 361 A2 discloses a method and a device for detecting the spatial configuration of a coin.
  • light lines on the surface of the embossed image are compared with reference lines.
  • the lines of light sweep the entire embossed image.
  • the invention has for its object to provide a method for detecting an embossed image of a coin in a slot machine, which allows fast and reliable detection of the coin with simple means, with the smallest possible amount of data is processed.
  • the coin to be recognized is moved to an image receiver and to a light source.
  • the image receptor captures at least one image of the coin imprinted image.
  • a measuring device compares the image with a first reference pattern as to whether the first reference pattern is contained in the recorded image. In one embodiment, a real or false signal is already generated on the basis of the comparison with a first reference pattern.
  • the evaluation device determines whether a second reference pattern is contained in a predetermined area whose position is determined relative to the position of the first reference pattern. In this step, starting from the position of the first reference pattern, the search range for the second reference pattern is restricted. This concentrates the search for the second reference pattern on relevant areas and shortens the search process. Due to the coincidence of the image with the reference pattern (s), the evaluation device generates a real or false signal for the coin to be tested, wherein further parameters can also be taken into account.
  • two reference patterns are preferably compared with the recorded image. For the two reference patterns it is determined whether they are included in the captured image.
  • the search space for the second reference pattern is limited, on the other hand, additional information about the relative Location of reference patterns taken into account. This results in the result that comparatively quickly a particularly reliable result can be achieved.
  • the first and second reference patterns are partial images of the embossed image.
  • further characteristics of the coin and its embossed image can be used to determine the real or false signal.
  • the light source illuminates the embossed image from several directions and the image receiver records a separate image of the embossed image for each illumination direction.
  • the embossed image is illuminated in succession from different directions in a temporal sequence and an image is taken in each case.
  • multi-color lighting it is possible to take the pictures simultaneously, with each picture receiver then being sensitive to only one color, thus providing a picture with illumination.
  • a difference image is generated, which is compared as the recorded image with the reference pattern.
  • the processing of images with lighting from different directions and the generation A difference image is referred to as a selective stereo gradient (SSG) method.
  • SSG method can not be fooled by the photo of a stamp image due to the illumination from different directions, since the image of a photo in a lighting from different directions does not change and thus the difference image is canceled.
  • the recorded image is binarized, d. H. converted into a picture with only two signal types for black and white.
  • a uniform threshold for example, the average gray value of the recorded image can be used. It is also possible to perform the binarization with local thresholds, for example according to a maximum entropy method.
  • the first expression can be regarded as a bright foreground and the second expression as a dark background.
  • the image receiver records an overall image of the embossed image, from which the evaluation device determines the diameter of the coin to be recognized. The diameter may be used as a further size by the evaluation device to discriminate a counterfeit coin.
  • the evaluation device likewise determines the center of the embossed image in the overall image and transforms the entire image into polar co-ordinates in which a first coordinate adjusts the distance from the center point and the second coordinate an angle of the radius beam to an arbitrary point in the embossed image indicates an orientation intended for the overall picture.
  • the transformation into polar coordinates also has the advantage that search ranges for the reference patterns can be easily restricted and defined. So, for example already restricted a search range for the first reference pattern, in which a radius interval for the search for this area is specified. Here then no angle interval would be specified.
  • center point in the transformation For the precise determination of the center point in the transformation, three or more locations on the coin edge are determined, from which the center point for the recorded image is determined.
  • the reference patterns to be searched are preferably selected at random from a plurality of reference patterns.
  • the parameters for the detection of a counterfeit coin can be changed according to a previously generated false signal such that a deviation from the reference pattern leads rather to the generation of a false signal.
  • more than two reference patterns are searched in the recorded image, wherein the search area for a further reference pattern results depending on the search areas of the previous reference pattern.
  • SSG method selective stereo gradient method
  • three sector images of the coin are recorded in a first step 10.
  • the recording of the sector images in connection with the SSG method can be done either by a successive illumination of the embossed image from three different directions or by a simultaneous illumination, each with different colored light.
  • image preprocessing takes place.
  • a difference image is calculated from the images obtained, which is based on the subsequent recognition process.
  • the difference image and individual steps of the image preprocessing can occur here in succession in different sequences.
  • the recorded images can first be preprocessed with a few first steps, and so on obtained difference image are then revised with certain image processing means.
  • the midpoint has been determined for the captured image, it is transformed into circle coordinates.
  • the transformed image forms the basis for the subsequent analysis.
  • a first reference pattern is searched in a subsequent method step 14.
  • the use of transformed images naturally ensures that there is a rotation and translation invariant recognition method.
  • a second reference pattern is searched in the coordinate-transformed image.
  • the search area for the further method image is limited due to the search result for the first reference image, so that only the search must be performed in a smaller section of the recorded image.
  • the allowable search range is cut out of the coordinate-transformed image.
  • the search area is convolved with the binarized, first reference pattern.
  • the convolved image is normalized to the number of white pixels in the reference pattern.
  • a foreground threshold is applied to the normalized image and multiplied by the value of the convolution.
  • a negative image of the search area and the first pattern is generated.
  • a convolution of the negated search area with the negated reference pattern occurs.
  • Also for the result of this convolution is normalized to the number of white pixels in the negative reference pattern.
  • a background threshold is applied to the normalized convolution result and multiplied by the value of the convolution.
  • the two threshold values for foreground and background convolution can be chosen differently in order to weight the influences on the information differently with regard to a later AND operation.
  • the threshold values are preferably defined in advance.
  • a search range for the second reference pattern can now be specified.
  • the coordinate-transformed image is changed so that the location of the first reference pattern is located at a predetermined location.
  • the search in the search area for the second search result may follow as well as the search for the first reference pattern described above.
  • a final comparison step 20 evaluates the search results and generates a true or a false signal.
  • a real signal is generated if both reference patterns are found in the recorded image. Alternatively, it is also possible to consult further parameters.
  • Fig. 2 relates to a further development of the method according to the invention.
  • a reference pattern 26 is supplied to the coin recognition unit 28 from a database 22 with reference patterns on a request 24.
  • the position of the found first reference pattern can already be communicated in the inquiry 24 for a second reference pattern, so that the pattern database 22 mitellet the coordinates of the corresponding reference pattern.
  • Fig. 3 shows the process flow of an adaptive coin validation method for a slot machine.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Prägebildes einer Münze in einem Münzautomaten.The invention relates to a method for detecting an embossed image of a coin in a slot machine.

Aus DE 330 55 09 A1 ist eine optische Münzprüfeinrichtung bekannt. Hierbei wird eine Münze mit einer Lichtquelle unter einem Winkel gegenüber dem Flächenlot beleuchtet und das reflektierte Licht durch zwei Strahlungsempfänger aufgezeichnet. Die jeweils aufgenommenen Bilder der Strahlungsempfänger werden miteinander verglichen, um den Glanzgrad der Münze zu bestimmen. Hierzu werden die Werte der Signale durcheinander dividiert. Der für die Münze gewonnene Quotient gibt den Glanzgrad an, der zur Unterscheidung zwischen Echt- und Falschheit der Münze eingesetzt wird.From DE 330 55 09 A1 an optical Münzprüfeinrichtung is known. Here, a coin is illuminated with a light source at an angle to the surface solder and the reflected light recorded by two radiation receiver. The recorded images of the radiation receiver are compared with each other to determine the gloss level of the coin. For this purpose, the values of the signals are divided by each other. The quotient obtained for the coin indicates the degree of gloss used to distinguish between the real and the falseness of the coin.

Aus US 5,839,563 ist ein optischer Münzprüfer bekannt geworden, der eine Münze ausgehend von einer ersten Aufnahme des vom Prägebild reflektierten Lichts und einer zweiten Aufnahme des vom Rand der Münze reflektierten Lichts erkennt. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, Bilder von den gegenüberliegenden Seiten der Münzen aufzuzeichnen und diese für die Münzerkennung einzusetzen. Die zu erkennende Münze liegt auf einer Glasscheibe und wird von unten mit ringförmigen Beleuchtungsquellen angeleuchtet. Das aufgenommene Prägebild wird in Polarkoordinaten transformiert und für einen Radiuswert wird der Winkel mit maximaler Intensität ermittelt. Dieser wird mit der hinterlegten Referenz verglichen und so der Verdrehwinkel bestimmt. Hierbei wird nicht das topologisches Profil der Münze ausgewertet, sondern ein Intensitätsprofil.From US 5,839,563 an optical coin validator has become known, which detects a coin from a first recording of the reflected light from the embossing image and a second recording of the reflected light from the edge of the coin. It is also suggested to record images from the opposite sides of the coins and use them for coin recognition. The coin to be recognized lies on a pane of glass and becomes from below with annular illumination sources illuminated. The recorded embossed image is transformed into polar coordinates and for a radius value the angle is determined with maximum intensity. This is compared with the stored reference and determines the angle of rotation. Here, not the topological profile of the coin is evaluated, but an intensity profile.

Aus EP 1 054 361 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der räumlichen Konfiguration einer Münze bekannt. Hierbei werden Lichtlinien auf der Oberfläche des Prägebildes mit Referenzlinien verglichen. Um das Prägebild vollständig zu erfassen, überstreichen die Lichtlinien das gesamte Prägebild.EP 1 054 361 A2 discloses a method and a device for detecting the spatial configuration of a coin. Here, light lines on the surface of the embossed image are compared with reference lines. In order to fully capture the embossed image, the lines of light sweep the entire embossed image.

Aus US 6,064,478 ist ein Verfahren zur Erkennung von dreidimensionalen Defekten in bewegten Oberflächen unter Verwendung eines Farbsichtsystems bekannt. Mit Licht in unterschiedlichen Farben wird die Oberfläche aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet. Bei einer unvollständigen additiven Überlagerung der Farben entstehen farbige Schatten auf der Oberfläche, die Erhöhungen oder Vertiefungen anzeigen.From US 6,064,478 a method for detecting three-dimensional defects in moving surfaces using a color vision system is known. Light in different colors illuminates the surface from different directions. An incomplete additive overlay of the colors creates colored shadows on the surface that indicate elevations or depressions.

Aus DE 33 05 509 ist eine optische Münzprüfeinrichtung bekannt, bei der aus Verhältnis zwischen reflektiertem Licht und Streulicht der Glanz der Münze bestimmt wird.From DE 33 05 509 an optical Münzprüfeinrichtung is known in which from the ratio between reflected light and scattered light, the gloss of the coin is determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung eines Prägebildes einer Münze in einem Münzautomaten bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln schnell und zuverlässig die Erkennung der Münze gestattet, wobei eine möglichst geringe Datenmenge verarbeitet wird.The invention has for its object to provide a method for detecting an embossed image of a coin in a slot machine, which allows fast and reliable detection of the coin with simple means, with the smallest possible amount of data is processed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by a method with the method steps of claim 1. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zu erkennende Münze zu einem Bildempfänger und zu einer Lichtquelle bewegt. Der Bildempfänger nimmt mindestens ein Bild von dem Prägebild der Münze auf. Eine Meßeinrichtung vergleicht das Bild mit einem ersten Referenzmuster dahingehend, ob in dem aufgenommenen Bild das erste Referenzmuster enthalten ist. In einer Ausgestaltung wird bereits aufgrund des Vergleichs mit einem ersten Referenzmuster ein Echt- oder Falschsignal erzeugt.In the method according to the invention, the coin to be recognized is moved to an image receiver and to a light source. The image receptor captures at least one image of the coin imprinted image. A measuring device compares the image with a first reference pattern as to whether the first reference pattern is contained in the recorded image. In In one embodiment, a real or false signal is already generated on the basis of the comparison with a first reference pattern.

Wenn das erste Referenzmuster in dem aufgenommenen Bild von der Auswerteeinrichtung gefunden wird, von der Auswerteeinrichtung bestimmt, ob ein zweites Referenzmuster in einem vorbestimmten Bereich, dessen Lage sich relativ zu der Position des ersten Referenzmusters bestimmt, enthalten ist. Bei diesem Schritt wird ausgehend von der Position des ersten Referenzmusters der Suchbereich für das zweite Referenzmuster eingeschränkt. Hierdurch wird die Suche für das zweite Referenzmuster auf relevante Bereiche konzentriert und der Suchprozeß verkürzt. Die Auswerteeinrichtung erzeugt aufgrund der Übereinstimmung des Bildes mit dem bzw. den Referenzmustern ein Echt- oder Falschsignal für die zu prüfende Münze, wobei auch weitere Kenngrößen berücksichtigt werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt zwei Referenzmuster mit dem aufgenommenen Bild verglichen. Für die beiden Referenzmuster wird festgestellt, ob diese in dem aufgenommenen Bild enthalten sind. Ferner wird festgestellt, ob die beiden Referenzmuster in der vorbestimmten relativen Lage zueinander in dem aufgenommenen Bild enthalten sind. Hierdurch wird einerseits der Suchraum für das zweite Referenzmuster eingeschränkt, andererseits wird eine zusätzliche Information über die relative Lage der Referenzmuster zueinander berücksichtigt. Dies führt im Ergebnis dazu, daß vergleichsweise schnell ein besonders zuverlässiges Ergebnis erzielt werden kann.If the first reference pattern is found in the recorded image by the evaluation device, the evaluation device determines whether a second reference pattern is contained in a predetermined area whose position is determined relative to the position of the first reference pattern. In this step, starting from the position of the first reference pattern, the search range for the second reference pattern is restricted. This concentrates the search for the second reference pattern on relevant areas and shortens the search process. Due to the coincidence of the image with the reference pattern (s), the evaluation device generates a real or false signal for the coin to be tested, wherein further parameters can also be taken into account. In the method according to the invention, two reference patterns are preferably compared with the recorded image. For the two reference patterns it is determined whether they are included in the captured image. Further, it is determined whether the two reference patterns are included in the predetermined relative position to each other in the captured image. As a result, on the one hand, the search space for the second reference pattern is limited, on the other hand, additional information about the relative Location of reference patterns taken into account. This results in the result that comparatively quickly a particularly reliable result can be achieved.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem ersten und zweiten Referenzmuster um Teilbilder des Prägebildes. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können weitere Kenngrößen der Münze und ihres Prägebildes zur Bestimmung des Echt- oder Falschsignals eingesetzt werden.Expediently, the first and second reference patterns are partial images of the embossed image. In the method according to the invention further characteristics of the coin and its embossed image can be used to determine the real or false signal.

Die Lichtquelle beleuchtet das Prägebild aus mehreren Richtungen und der Bildempfänger zeichnet für jede Beleuchtungsrichtung ein gesondertes Bild des Prägebildes auf. Bei einer einfarbigen Beleuchtung wird das Prägebild in einer zeitlichen Abfolge nacheinander aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet und jeweils ein Bild aufgenommen. Bei einer mehrfarbigen Beleuchtung ist es möglich, gleichzeitig die Aufnahmen zu machen, wobei jeder Bildempfänger dann nur für eine Farbe empfindlich ist und so eine Aufnahme mit einer Beleuchtung liefert. Aus den gesonderten Bildern wird ein Differenzbild erzeugt, das als das aufgenommene Bild mit dem Referenzmuster verglichen wird. Die Verarbeitung von Bildern mit einer Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen und die Erzeugung eines Differenzbildes wird als Selektives-Stereo-Gradientenverfahren (SSG-Verfahren) bezeichnet. Das SSG-Verfahren kann aufgrund der Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen nicht durch das Photo eines Prägebildes getäuscht werden, da die Abbildung eines Photos bei einer Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen sich nicht ändert und das Differenzbild sich somit aufhebt.The light source illuminates the embossed image from several directions and the image receiver records a separate image of the embossed image for each illumination direction. In the case of monochrome illumination, the embossed image is illuminated in succession from different directions in a temporal sequence and an image is taken in each case. With multi-color lighting, it is possible to take the pictures simultaneously, with each picture receiver then being sensitive to only one color, thus providing a picture with illumination. From the separate images, a difference image is generated, which is compared as the recorded image with the reference pattern. The processing of images with lighting from different directions and the generation A difference image is referred to as a selective stereo gradient (SSG) method. The SSG method can not be fooled by the photo of a stamp image due to the illumination from different directions, since the image of a photo in a lighting from different directions does not change and thus the difference image is canceled.

Bei der Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aufgenommene Bild binarisiert, d. h. in ein Bild lediglich mit zwei Signalarten für schwarz und weiß umgewandelt. Für die Binarisierung kann ein einheitlicher Schwellwert, beispielsweise der mittlere Grauwert des aufgenommenen Bildes eingesetzt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Binarisierung mit lokalen Schwellwerten, beispielsweise nach einer Maximum-Entropie-Methode, durchzuführen.In the continuation of the method according to the invention, the recorded image is binarized, d. H. converted into a picture with only two signal types for black and white. For the binarization, a uniform threshold, for example, the average gray value of the recorded image can be used. It is also possible to perform the binarization with local thresholds, for example according to a maximum entropy method.

Bevorzugt wird der Schwellwert nach der Maximum-Entropie-Methode bestimmt, wobei der Schwellwert 0 ≤ t ≤ 255 derart gewählt wird, daß die "Gesamt"-Entropie H maximal ist: H = - ∑ i = 0 t p i ⁢ log e ⁢ p i - ∑ j = t + 1 255 p j ⁢ log e ⁢ p j

Figure imgb0001

mit pi als Anteil der Pixel mit dem Grauwert i. Hierbei kann der erste Ausdruck als heller Vordergrund und der zweite Ausdruck als dunkler Hintergrund aufgefaßt werden.Preferably, the threshold value is determined according to the maximum entropy method, wherein the threshold value 0 ≦ t ≦ 255 is selected such that the "total" entropy H is maximal: H = - Σ i = 0 t p i ⁢ log e ⁢ p i - Σ j = t + 1 255 p j ⁢ log e ⁢ p j
Figure imgb0001
with p i as the proportion of the pixels with the gray value i. In this case, the first expression can be regarded as a bright foreground and the second expression as a dark background.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens nimmt der Bildempfänger ein Gesamtbild des Prägebildes auf, aus dem die Auswerteeinrichtung den Durchmesser der zu erkennenden Münze bestimmt. Der Durchmesser kann als eine weitere Größe von der Auswerteeinrichtung eingesetzt werden, um eine Falschmünze zu diskriminieren. Die Auswerteeinrichtung bestimmt in einer Weiterführung des Verfahrens ebenfalls den Mittelpunkt des Prägebildes in dem Gesamtbild und transformiert das gesamte Bild in Polarkoordinaten, bei denen zu einem beliebigen Punkt in dem Prägebild eine erste Koordinate den Abstand von dem Mittelpunkt und die zweite Koordinate einen Winkel des Radiusstrahls gegenüber einer für das Gesamtbild bestimmten Ausrichtung angibt.In a preferred embodiment of the method, the image receiver records an overall image of the embossed image, from which the evaluation device determines the diameter of the coin to be recognized. The diameter may be used as a further size by the evaluation device to discriminate a counterfeit coin. In a continuation of the method, the evaluation device likewise determines the center of the embossed image in the overall image and transforms the entire image into polar co-ordinates in which a first coordinate adjusts the distance from the center point and the second coordinate an angle of the radius beam to an arbitrary point in the embossed image indicates an orientation intended for the overall picture.

Die Transformation in Polarkoordinaten hat neben der Sicherstellung eines rechenzeitsparenden, rotations- und translationsinvarianten Erkennungsverfahrens außerdem den Vorteil, daß Suchbereiche für die Referenzmuster leicht eingeschränkt und festgelegt werden können. So kann beispielsweise bereits ein Suchbereich für das erste Referenzmuster eingeschränkt werden, in dem ein Radiusintervall für die Suche nach diesem Bereich vorgegeben wird. Hierbei würde dann kein Winkelintervall vorgegeben werden.In addition to ensuring a time-saving, rotational and translation-invariant recognition method, the transformation into polar coordinates also has the advantage that search ranges for the reference patterns can be easily restricted and defined. So, for example already restricted a search range for the first reference pattern, in which a radius interval for the search for this area is specified. Here then no angle interval would be specified.

Für die präzise Bestimmung des Mittelpunktes bei der Transformation werden drei oder mehr Stellen auf dem Münzrand ermittelt, aus denen der Mittelpunkt für das aufgenommene Bild bestimmt wird.For the precise determination of the center point in the transformation, three or more locations on the coin edge are determined, from which the center point for the recorded image is determined.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden die zu suchenden Referenzmuster vorzugsweise zufällig aus einer Vielzahl von Referenzmustern ausgewählt. Damit steht zu Beginn des Verfahrens nicht fest, welche Merkmale der zu prüfenden Münze untersucht werden. Ebenfalls können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Parameter für die Erkennung einer Falschmünze nach einem vorherig erzeugtem Falschsignal geändert werden derart, daß eine Abweichung von den Referenzmustern eher zur Erzeugung eines Falschsignals führt. Indem die Anforderung zur Erkennung eines Falschsignals gesenkt werden, wird eine Münze früher als Falschmünze erkannt. Durch diesen Schritt ist es möglich, daß, wenn in den Münzautomaten Falschgeld eingeworfen wird, die Anforderung für das Erzeugen eines Echtsignals erhöht werden. Dementsprechend kann auch vorgesehen werden, daß nach einer Vielzahl von als echt erkannten Münzen die Anforderungen wieder gesenkt werden.In a preferred embodiment of the method, the reference patterns to be searched are preferably selected at random from a plurality of reference patterns. Thus, it is not clear at the beginning of the procedure which characteristics of the coin to be tested are examined. Also, in the method according to the invention, the parameters for the detection of a counterfeit coin can be changed according to a previously generated false signal such that a deviation from the reference pattern leads rather to the generation of a false signal. By lowering the requirement to detect a false signal, a coin is detected earlier than counterfeit coin. By this step, it is possible that when in the slot machine counterfeit money is thrown, the request for the generation of a real signal can be increased. Accordingly, it can also be provided that after a large number of real coins recognized as the requirements are lowered again.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung, die sich insbesondere bei Prägebildern mit einer sehr feinen Struktur empfiehlt, werden mehr als zwei Referenzmuster in dem aufgenommenen Bild gesucht, wobei das Suchgebiet für ein weiteres Referenzmuster sich abhängig von den Suchgebieten der vorherigen Referenzmuster ergibt.In an advantageous embodiment, which is particularly recommended for embossing images with a very fine structure, more than two reference patterns are searched in the recorded image, wherein the search area for a further reference pattern results depending on the search areas of the previous reference pattern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

  • Fig. 1 ein Flußdiagramm für den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 2 ein Flußdiagramm für eine Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 3 ein Flußdiagramm für eine Adaption der elektrischen Prüfparameter.
An advantageous embodiment of the method will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
  • 1 is a flowchart for the sequence of the method according to the invention,
  • 2 is a flow chart for a continuation of the method according to the invention,
  • 3 shows a flow chart for an adaptation of the electrical test parameters.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren für eine Aufnahme des Prägebildes mit dem Selektiven-Stereo-Gradientenverfahrens (SSG-Verfahren) erläutert. Von diesem Verfahrens auszugehen ist keineswegs notwendig, jedoch hat der Einsatz des SSG-Verfahrens bei Umlaufmünzen gezeigt, daß das Verfahren nicht durch eine Photographie der Münze getäuscht werden kann und im übrigen zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer zuverlässigen Diskriminierung von echten und falschen Münzen führt.The method according to the invention for recording the embossed image with the selective stereo gradient method (SSG method) will be explained below. It is by no means necessary to proceed from this method, but the use of the SSG method in circulation coins has shown that the method can not be deceived by a photograph of the coin and, moreover, together with the method according to the invention leads to a reliable discrimination of genuine and false coins ,

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Schritt 10 drei Sektorenbilder der Münze aufgenommen. Die Aufnahme der Sektorenbilder im Zusammenhang mit dem SSG-Verfahren können entweder durch eine aufeinander folgende Beleuchtung des Prägebildes aus drei unterschiedlichen Richtungen oder durch eine gleichzeitige Beleuchtung mit jeweils unterschiedlich farbigem Licht erfolgen. In einem nachfolgenden Schritt 12 erfolgt eine Bildvorverarbeitung. Ebenfalls wird aus den gewonnenen Bildern ein Differenzbild berechnet, das dem nachfolgenden Erkennungsprozeß zugrunde liegt. Das Differenzbild und einzelne Schritte der Bildvorverarbeitung können hierbei in unterschiedlichen Abfolgen aufeinander auftreten. Beispielsweise können die aufgenommenen Bilder zunächst mit einigen ersten Schritten vorverarbeitet werden und das so gewonnene Differenzbild anschließend mit bestimmten Bildverarbeitungsmitteln überarbeitet werden. Nachdem für das aufgenommene Bild der Mittelpunkt bestimmt wurde, wird dieses in Kreis-Koordinaten transformiert. Das transformierte Bild bildet die Grundlage für die nachfolgende Analyse. In dem transformierten Bild wird in einem anschließenden Verfahrensschritt 14 ein erstes Referenzmuster gesucht. Die Verwendung von transformierten Bildern stellt naturgemäß sicher, daß ein rotations- und translationsinvariantes Erkennungsverfahren vorliegt.In the method according to the invention, three sector images of the coin are recorded in a first step 10. The recording of the sector images in connection with the SSG method can be done either by a successive illumination of the embossed image from three different directions or by a simultaneous illumination, each with different colored light. In a subsequent step 12, image preprocessing takes place. Also, a difference image is calculated from the images obtained, which is based on the subsequent recognition process. The difference image and individual steps of the image preprocessing can occur here in succession in different sequences. For example, the recorded images can first be preprocessed with a few first steps, and so on obtained difference image are then revised with certain image processing means. After the midpoint has been determined for the captured image, it is transformed into circle coordinates. The transformed image forms the basis for the subsequent analysis. In the transformed image, a first reference pattern is searched in a subsequent method step 14. The use of transformed images naturally ensures that there is a rotation and translation invariant recognition method.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird ein zweites Referenzmuster in dem koordinatentransformierten Bild gesucht. Der Suchbereich für das weitere Verfahrensbild ist dabei aufgrund des Suchergebnisses für das erste Referenzbild eingeschränkt, so daß lediglich die Suche in einem kleineren Ausschnitt des aufgenommenen Bildes durchgeführt werden muß.In a subsequent method step, a second reference pattern is searched in the coordinate-transformed image. The search area for the further method image is limited due to the search result for the first reference image, so that only the search must be performed in a smaller section of the recorded image.

Für einen Vergleich eines aufgenommenen Bildes mit dem ersten Referenzmuster wird der zulässige Suchbereich aus dem koordinatentransformierten Bild ausgeschnitten. Der Suchbereich wird mit dem binarisierten, ersten Referenzmuster gefaltet. Als Vordergrundinformation wird das gefaltete Bild auf die Anzahl weißer Pixel in dem Referenzmuster normiert. Ein Vordergrundschwellwert wird auf das normierte Bild angewendet und mit dem Wert der Faltung multipliziert.For a comparison of a captured image with the first reference pattern, the allowable search range is cut out of the coordinate-transformed image. The search area is convolved with the binarized, first reference pattern. As foreground information, the convolved image is normalized to the number of white pixels in the reference pattern. A foreground threshold is applied to the normalized image and multiplied by the value of the convolution.

Nachfolgend wird ein Negativbild des Suchbereichs und des ersten Musters erzeugt. Es erfolgt danach eine Faltung des negativierten Suchbereichs mit dem negativierten Referenzmuster. Auch für das Ergebnis dieser Faltung wird auf die Anzahl der weißen Pixel im Negativreferenzmuster normiert. Ein Hintergrundschwellwert wird auf das normierte Faltungsergebnis angewendet und mit dem Wert der Faltung multipliziert. Die beiden Schwellwerte für Vordergrund- und Hintergrundfaltung können unterschiedlich gewählt werden, um die Einflüsse bei der Information im Hinblick auf eine spätere UND-Verknüpfung verschieden stark zu gewichten. Bevorzugt sind die Schwellwerte vorab definiert.Subsequently, a negative image of the search area and the first pattern is generated. After that, a convolution of the negated search area with the negated reference pattern occurs. Also for the result of this convolution is normalized to the number of white pixels in the negative reference pattern. A background threshold is applied to the normalized convolution result and multiplied by the value of the convolution. The two threshold values for foreground and background convolution can be chosen differently in order to weight the influences on the information differently with regard to a later AND operation. The threshold values are preferably defined in advance.

Nachfolgend erfolgt eine Und-Verknüpfung der Vordergrund- und Hintergrundbedingung, d. h. die mit den Schwellwerten multiplizierten Faltungsergebnisse werden miteinander multipliziert. Ist in dem Produkt an einer bestimmten Stelle ein Maximum vorhanden, so handelt es sich bei dieser Stelle um die Position des ersten Referenzmusters in dem Bild.Subsequently, an AND connection of the foreground and background condition occurs, ie the convolution results multiplied by the threshold values are multiplied together. If there is a maximum in the product at a particular location, that location is the location of the first reference pattern in the image.

Ausgehend von der Fundstelle des ersten Referenzmusters kann nun ein Suchbereich für das zweite Referenzmuster vorgegeben werden. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das koordinatentransformierte Bild so umgestellt wird, daß die Fundstelle des ersten Referenzmusters an einer vorbestimmten Stelle sich befindet. Die Suche in dem Suchbereich für das zweite Suchergebnis kann ebenso wie die zuvor beschriebene Suche für das erste Referenzmuster folgen.Starting from the location of the first reference pattern, a search range for the second reference pattern can now be specified. In this case, it has proved to be advantageous if the coordinate-transformed image is changed so that the location of the first reference pattern is located at a predetermined location. The search in the search area for the second search result may follow as well as the search for the first reference pattern described above.

Ein abschließender Vergleichsschritt 20 wertet die Suchergebnisse aus und erzeugt ein Echt- oder ein Falschsignal. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Echtsignal erzeugt, wenn beide Referenzmuster in dem aufgenommenen Bild gefunden werden. Alternativ ist es auch möglich weitere Parameter hinzuzuziehen.A final comparison step 20 evaluates the search results and generates a true or a false signal. In one embodiment of the method according to the invention, a real signal is generated if both reference patterns are found in the recorded image. Alternatively, it is also possible to consult further parameters.

Fig. 2 betrifft eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Weiterentwicklung wird aus einer Datenbank 22 mit Referenzmustern auf eine Anfrage 24 hin ein Referenzmuster 26 an die Münzerkennung 28 geliefert. Bei der Fig. 2 dargestellten Variante der Münzerkennung kann bei der Anfrage 24 nach einem zweiten Refenzmuster bereits die Position des gefundenen ersten Refenzmusters mitgeteilt werden, so daß die Musterdatenbank 22 die Koordinaten des entsprechenden Referenzmusters mitliefert.Fig. 2 relates to a further development of the method according to the invention. In this further development, a reference pattern 26 is supplied to the coin recognition unit 28 from a database 22 with reference patterns on a request 24. In the variant of the coin recognition shown in FIG. 2, the position of the found first reference pattern can already be communicated in the inquiry 24 for a second reference pattern, so that the pattern database 22 mitliefert the coordinates of the corresponding reference pattern.

Fig. 3 zeigt den Verfahrensablauf eines adaptiven Münzprüfungsverfahren für einen Münzautomaten.Fig. 3 shows the process flow of an adaptive coin validation method for a slot machine.

Nach einem ersten Schritt 30 mit dem Münzeinwurf erfolgt die Münzerkennung 32. Ergibt die Münzerkennung 32, daß Falschgeld eingeworfen wurde, so werden nach der Abfrage 34 in einem Verfahrensschritt 36 engere Parameter für die elektrische Prüfung gesetzt. In einem abschließenden Schritt erfolgt dann die Prüfung der Münze, wobei hier eher eine falsche Münze erkannt wird, wenn zuvor bereits Falschgeld eingeworfen wurde.After a first step 30 with the Münzeinwurf the coin recognition 32. If the coin detection 32, that counterfeit money was thrown in, then tighter parameters are set for the electrical test after the query 34 in a step 36. In a final step then the check of the coin takes place, whereby here rather a false coin is recognized, if previously already counterfeit money was thrown.

Claims (13)

  1. A process for identifying an embossed image of a coin in an automatic coin tester, comprising the process steps below:
    - the coin is moved to an image receiver and a light source, the light source illuminates the embossed image from a plurality of directions and the image receiver records a separate image of the embossed image for each direction of illumination,
    - the image receiver generates a differential image of the embossed image of the coin from the separate images, the differential image is becoming binarized,
    - a validation device compares the differential image to a first reference pattern to find out whether the first reference pattern is contained in the differential image,
    - the validation device generates a genuine coin or counterfeit coin signal for the coin depending on the coincidence of the image with the reference patterns,
    - if the first reference pattern is contained in the image the validation device makes a comparison as to whether a second reference pattern is contained in an area the position of which is determined relative to the position of the first reference pattern.
  2. The process as claimed in claim 1, characterized in that the first and second reference patterns are partial images of an embossed image.
  3. The process as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the validation device employs further reference parameters to determine the genuine coin or counterfeit coin signal.
  4. The process as claimed in any of the claims 1 to 3, characterized in that a differential image is produced from the separate images which, as a picked-up image, is compared to the reference patterns.
  5. The process as claimed in any of the claims 1 to 4, characterized in that binarization is accomplished with a threshold value which is uniform for the whole image.
  6. The process as claimed in claim 5, characterized in that binarization is accomplished with local threshold values.
  7. The process as claimed in any one of claims 1 to 6, characterized in that the image receiver picks up an image of the entire embossed image from which the validation device determines the diameter of the coin.
  8. The process as claimed in claim 7, characterized in that the validation device determines the midpoint of the embossed pattern in the image and transforms the image into polar coordinates wherein a first coordinate indicates the distance from the midpoint and the second coordinate indicates an angle from an orientation determined for the image for any point in the embossed pattern.
  9. The process as claimed in claim 8, characterized in that the validation device determines three or more locations on the coin border and determines the midpoint of the embossed image from said locations.
  10. The process as claimed in any one of claims 1 to 9, characterized in that a search is made for the first reference pattern in a predetermined area.
  11. The process as claimed in any one of claims 1 to 10, characterized in that the reference patterns to be searched for are selected from a multiplicity of reference patterns.
  12. The process as claimed in claim 11, characterized in that after a counterfeit coin signal is produced in the automatic coin tester the parameters for identifying a counterfeit coin are varied such that a slight deviation from the reference pattern already causes a generation of a counterfeit coin signal.
  13. The process as claimed in any one of claims 1 to 12, characterized in that more than two reference are searched for in the image wherein the regions in which one of the reference patterns is searched for will result for the second and further reference patterns, depending on the regions of search for the preceding reference patterns.
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