JP3304472B2

JP3304472B2 - 硬貨識別方法

Info

Publication number: JP3304472B2
Application number: JP4321893A
Authority: JP
Inventors: 利壽小坂
Original assignee: グローリー工業株式会社
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH06236472A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表裏及び回転角自在の
硬貨に対して、貨種、真偽、正損を識別する硬貨識別方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】硬貨等の真偽の識別等に関連した技術と
しては、例えば、特開平３−４１５７７「円形物の判別
方法」に記載されたものがある。これは、判別対象とし
ての円形物の中心を演算し、算出した中心を中心として
リング状ウインドウを設定し、このウインドウ内の画像
データと予め用意した判別データとを比較することによ
り円形物の判別を行なうものである。しかし、この発明
は、瓶の蓋、缶のような模様が単純なものに対して有効
であるが、硬貨の識別に応用した場合、扱うデータ量が
多いため、実用化が難しかった。

【０００３】また、特願平３−３０７４８１「円形パタ
ーン識別方法及び装置」に記載されたものがある。これ
は、円形パターンを読取り、各画素の濃度をデジタルの
信号として記憶し、円形パターンの中心座標を検出す
る。記憶された情報から円形パターンの少なくとも１部
を中心座標を中心とする円形状もしくはリング状に切出
して２次元の基礎データを得、この基礎データに必要な
処理を行なってテンプレートと同サイズの識別用データ
配列を得る。この識別用データ配列を、テンプレートの
レベルを用いてレベル変換して比較パターンを得、比較
パターンとテンプレートのマッチング演算を円形パター
ンの角座標に関して０から２πまで行ない、比較パター
ンとテンプレートとの類似度もしくは非類似度を検出す
る。検出された類似度もしくは非類似度に基づき、円形
パターンがテンプレートに応じたパターンを含むか否か
を判定する。この発明においては、比較パターンとテン
プレートのマッチング演算を円形パターンの角座標に関
し０から２πまで行なうが、処理速度を速くするために
は、マッチング演算を行なう回転ピッチを大きくすれば
良いが、この場合は、マッチング演算結果が類似度を満
たさなくなるという欠点があった。

【０００４】一般に偽造貨、変造貨、同一外形寸法貨の
類似模様媒体（外国貨、ゲームコイン等）を正貨とせず
排除する為には高密度画像処理を行なう必要が生じてく
る。任意の回転角度に位置してなおかつ高密度画像処理
を伴なう硬貨の識別は、従来高性能大型コンピュータま
たは大規模制御装置が必要で、しかも長時間に亘る照合
演算処理を要していた。各種金融機関で使用する普及型
硬貨処理機の硬貨識別機への適用は難しかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は画像処理速度を
上げるためにリング状ウインドウを設定して画像を取出
し、予め用意した判別データと比較している。硬貨が３
６０度内の任意の回転位置にあるので、判別データと比
較する際に所定角度ごとに回転させて一致を見ることに
より鑑別を行ない、また鑑別精度（正貨を正貨として認
識する能力）を上げるためにはこの所定回転角度を小さ
くしていくとよい。しかし、処理速度の制約より所定回
転角度を小さくし３６０度分の判定データと比較するた
めの演算回数を増やすことは難しい。鑑別精度を上げる
ための詳細画像の一致照合演算回数を増やすことと判定
処理速度を上げることとは二律背反事項である。

【０００６】実際には、一致照合演算時の画像回転ピッ
チは精度と処理時間及び制御回路の規模等の関係から実
用的な値に設定される。小さいと一致照合精度が高くな
るが演算時間、回路規模が大きくなり、他方大きいと一
致照合精度が低くなるが演算時間、回路規模等は比較的
小さく実現されることとなる。本発明は上述の事情によ
り成されたものであり、本発明の目的は、鑑別精度を上
げることによる処理時間の増加を避けるようにした硬貨
識別方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は硬貨識別方法に
関するものであり、本発明の上記目的は、少なくとも識
別すべき硬貨の表面又は裏面の何れかの高密度画像を撮
像するステップと、前記高密度画像から予め決められた
複数のリング状画像を分割するステップと、このうちの
第１リング画像と別途設けられた一致照合用の基準画像
とのうちいずれか一方の画像を所定角度ずつ順次回転さ
せ、各回転毎に一致照合演算を行なうステップと、１周
回転に亘るのこれら所定角度ずつの各回転毎の一致照合
演算値のうち最も類似していることを示す最低値である
最類似照合演算値に対応する画像の回転角値を当該画像
硬貨の回転角値とするステップと、この最類似照合演算
値が予め決められた値以下である場合にのみ、他リング
画像について一致照合演算を行ない、前記第１リング画
像で判明した回転角値の予め定められた誤差回転角範囲
に対応する前記他リングの一致照合演算のいずれかが、
予め決められた値以下であるか否かを判定して、以下で
あれば当該画像硬貨を正貨とするステップとを有する硬
貨識別方法であって、前記硬貨識別方法において、当該
画像硬貨が正貨とならない場合、前記第１リング画像の
予め決められた値以下の一致照合演算値のうちで、予め
決められた順位付けに従い、次順位の一致照合演算値に
対応する画像の回転角値を当該画像硬貨の回転角値と
し、前記最類似照合演算値の場合と同様に前記他リング
画像についての一致照合演算を行ない、当該画像硬貨の
正否を判定し得るようにすること、或いは、少なくとも
識別すべき硬貨の表面又は裏面の何れかの高密度画像を
撮像するステップと、前記高密度画像から予め決められ
た複数のリング状画像を分割するステップと、このうち
の第１リング画像と別途設けられた一致照合用の基準画
像とのうちいずれか一方の画像を所定角度ずつ順次回転
させ、各回転毎に一致照合演算を行なうステップと、１
周回転に亘るのこれら所定角度ずつの各回転毎の一致照
合演算値のうち最も類似していることを示す最低値であ
る最類似照合演算値に対応する画像の回転角値を当該画
像硬貨の回転角値とするステップと、この最類似照合演
算値が予め決められた値以下である場合にのみ、他リン
グ画像について一致照合演算を行ない、前記第１リング
画像で判明した回転角値の予め定められた誤差回転角範
囲に対応する前記他リングの一致照合演算のいずれか
が、予め決められた値以下であるか否かを判定して、以
下であれば当該画像硬貨を正貨とするステップとを有す
る硬貨識別方法であって、前記硬貨識別方法において、
当該画像硬貨が正貨とならない場合、前記他リング画像
について第１リングに対して行ったと同様の一致照合演
算を１周回転分行い、その最類似照合演算値が当該リン
グ画像に対して予め決められた値以下であるか否かを判
定すると共に、以下であった場合この最類似照合演算値
に対応する回転角を当該画像硬貨の回転角値とし、既に
行った第１リング画像に対する一致照合演算値のうちで
前記回転角値の予め定められた誤差回転角範囲に対応す
る一致照合演算値のいずれかが予め決められた値以下で
あるか否かを判定して、以下であれば当該硬貨を正貨と
するようにすることによって達成できる。

【０００８】

【作用】本発明は、複数のリング画像を用い、その１つ
により先ず粗いピッチで１回転分の一致照合を行なって
画像硬貨の回転角値を探し、他のリング画像の一致照合
演算値のうち上記回転角値の誤差範囲内にあり、かつ他
リングの基準値を満たすものがあるかどうかを確認する
ことによって硬貨の正否を判別するようにしており、こ
のようにしたことによって演算量を減らし鑑別の信頼度
を上げることができる。

【０００９】請求項１に係る発明は、設定された回転ピ
ッチで任意回転角の入力画像の基準画像との順次画像回
転一致照合演算を行なうに際して、第１リング画像の最
類似照合演算値、または準最類似照合演算値で特定され
た回転角での他リング画像の一致照合演算値の良否判定
を適正ならしめるものである。実用機においては、汚れ
やキズが存在する硬貨または硬貨の回転角位置で微妙に
異なる入力画像と基準画像との最類似照合演算値が基準
値を満たさないといった検出回転角誤差をなくすように
したものである。

【００１０】請求項２に係る発明は、設定された回転ピ
ッチで任意回転角の入力画像の基準画像との順次画像回
転一致照合演算を行なうに際しての第１リング以外のリ
ング画像の最類似照合演算値で特定された回転角での第
１リング画像の一致照合演算値の良否判定を行なうもの
である。実用機においては、汚れやキズが存在する硬貨
で第１リング画像を最初に用いることができない場合に
正常識別を可能にするものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１〜図３は本発明における処理例を説明
するフローチャートである。先ず、搬送される硬貨は表
又は裏を上面にしてイメージセンサを通過し、図４に示
されるようにｘ−ｙ座標上に３３ｍｍ平方の面積（２５
６×２５６画素）の高密度画像１となるように入力され
（ステップＳ１）、この入力画像データはＡＤ変換によ
り明るさを例えば２５６階調に分解して多値化され（ス
テップＳ２）、明るさをＺ軸とする３次元データとして
フレームメモリに格納される（ステップＳ３）。格納さ
れた画像データからｘ，ｙの各方向でそれぞれ画像硬貨
２の検出境界が最大と最小である座標値を探し、その平
均値を当該画像硬貨の中心座標（ｘｃ，ｙｃ）とし（ス
テップＳ４）、また、上記最大と最小座標値の差を当該
画像硬貨の直径Ｄとして抽出する（ステップＳ５）。得
られた直径Ｄから貨種を特定し、予め準備してある各貨
種別の表側と裏側の画像データから当該特定貨種データ
を一致照合基準画像データとして選択する（ステップＳ
６）。

【００１２】次に、表１に示されるような画像切出しテ
ーブルを用い、第１リング画像を切出す。

【表１】例えば直径Ｄから５００円の硬貨を特定した場合、５０
０円の第１リング画像に対応する切出しデータアドレス
Ａ１，Ａ２，Ａ２……Ａ１００００はフレームメモリの
中央を原点とした相対番地を示している。従ってこのア
ドレスに示されている座標（Ｘ_Ａ１，Ｙ_Ａ１）…（Ｘ
_{Ａ１００００}，Ｙ_{Ａ１００００}）に実際の画像硬貨の中
心座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を加えて取出すべきデータの実ア
ドレスを得、図５（Ａ）のような第１リング画像３を切
出す。第１リング画像３はｘ，ｙ方向に配列された画素
として切出され、これを図５（Ｂ）に示すようにｒ，θ
方向に配列したデータ配列４とする。リング状のデータ
を適宜抽出することにより、長方形のデータ配列になる
よう、予め切出しテーブルが示すアドレスを決定してい
る。この例ではｒ方向に２０個、θ方向に５００個（１
００００バイト）の画素が含まれる（ステップＳ７）。
これらの画素は以下に行なう一致照合演算を簡略化する
ため、上記基準画像データと同じ圧縮率になるよう隣り
合った所定数の画素をそれらの平均的明るさをもった１
つの画素に圧縮することにより、ｒ方向１０個、θ方向
に１００個（１０００バイト）が配列したデータとする
（ステップＳ８）。更に圧縮後の画像データの平均値が
基準画像データの平均値と等しくなるよう所要の係数を
乗算し、正規化されたリング画像データＮｉｊ（ｉ：θ
方向１〜１００，ｊ：ｒ方向１〜１０）を得る（ステッ
プＳ９）。なお、表側と裏側用の２種類の正規化演算を
一度の正規化演算とするために、表側と裏側用基準画像
データの平均値は同じになるように設定してある。切出
し画像の起点１０とその基準画像の天点１１とは通常一
致しない。

【００１３】このようにして得た第１リング画像データ
を回転角カウンタＫ＝１と設定し（ステップＳ１０）、
各第１リング画像データＮｉｊについて表裏両方の基準
画像データＲＦｉｊ及びＲＢｉｊとの一致照合演算を行
なう。演算方法は表側基準画像データと対応するアドレ
スのリング画像データとを比較してその差｜ＲＦｉｊー
Ｎｉｊ｜を求め、これを全域（ｉ＝１〜１００，ｊ＝１
〜１０）に亘って加算し、回転角カウンタＫの時の表側
一致照合演算値ＡＦ_Ｋとし、裏側に対しても同様に｜Ｒ
ＢｉｊーＮｉｊ｜を加算して裏側一致照合演算値ＡＢ_Ｋ
を得るもので、これらの値はメモリに格納される（ステ
ップＳ１１）。回転角カウンタＫで上記演算を行なった
後回転角カウンタＫ＋１で順次演算を繰返す（ステップ
Ｓ１２）。この例では各回転演算の回転ピッチは３６０
／１００度＝３．６度であり、各回転ごとに画像データ
の配列は図６のように変化する。

【００１４】回転演算で画像を一周（Ｋ＞１００）した
か否かをチェックし（ステップＳ１３）、一周しない場
合はステップＳ１２に戻って回転演算を継続する。一周
した場合には一周回転分の一致照合演算値ＡＦ_Ｋ及びＡ
Ｂ_Ｋのうち最小のものを抽出し（ステップＳ１４）、そ
の値が予め決めた第１リング画像の基準値以下であるか
否かをチェックして（ステップＳ１５）、基準値以下で
あれば次のステップに進み。基準値を超える場合には当
該硬貨はリジェクト貨と判定して終了する（ステップＳ
１６）。本来、画像硬貨の回転角値と回転演算の回転角
度とが一致した場合にはＡＦ_Ｋ或はＡＢ_Ｋは０になる筈
であるが、汚れた硬貨や粗いピッチで一致照合する場合
には必ずしも０にならないので予め許容範囲を設けて上
記基準値とする。ステップＳ１５で最小の一致照合演算
値ＡＦ_Ｋ又はＡＢ_Ｋが基準値以下であった場合はこれを
最類似照合演算値とし、その時の回転角度Ｋｍｉｎを画
像硬貨の回転角値とする（ステップＳ１７）。

【００１５】次いで、表１の画像切出しテーブルを用
い、５００円硬貨の第２リング画像に対応する切出しデ
ータアドレスａ１，ａ２，ａ３……ａ８０００に示され
ている座標（Ｘ_ａ１，Ｙ_ａ１）……（Ｘ_{ａ８０００}，Ｙ
_{ａ８０００}）に実際の画像硬貨の中心座標（Ｘｃ，Ｙ
ｃ）を加えて取出すべきデータの実アドレスを得、図７
のような例えば８０００画素の第２リング画像５を切出
し（ステップＳ１８）、切出した第２リング画像５は第
１リング画像３の場合と同様ｒ，θ方向の１０×１００
バイト従って１／８のデータに圧縮され（ステップＳ１
９）、明るさに対し正規化される（ステップＳ２０）。
この第２リング画像データを回転角カウンタＫ＝１と設
定し（ステップＳ２１）、第２リング画像５に対する表
裏の基準画像データと一致照合演算を行ない表裏の一致
照合演算値を求める（ステップＳ２２）。更に第２リン
グ画像５を３．６度ずつ回転して演算を行ない、各回転
角カウンタＫにおける一致照合演算値をＡＦ_Ｋ＊及びＡ
Ｂ_Ｋ＊としてメモリに格納しておく（ステップＳ２
３）。この回転演算が画像を一周したかどうかをチェッ
クし、一周していなければ一周するまで回転演算を続け
るようにする（ステップＳ２４）。

【００１６】こうして記憶されたＡＦ_Ｋ＊及びＡＢ_Ｋ＊
の中から、第１リング画像３で判明した画像硬貨の回転
角値に対する回転角度Ｋｍｉｎの誤差範囲（Ｋｍｉｎ±
ε／２）に対応する一致照合演算値を抽出し（ステップ
Ｓ２５）、その何れかが予め決められた第２リング画像
５の基準値以下であるか否かをチェックし（ステップＳ
２６）、以下であれば当該硬貨を正貨と判定して上記
（１）の処理を終了する（ステップＳ２７）。

【００１７】ステップＳ２６で基準値を超えている場合
には、記憶された第１リング画像３の一致照合演算値Ａ
Ｆ_Ｋ及びＡＢ_Ｋの中から予め決められた順位付けに従っ
て次順位の一致照合演算値ＡＱ_Ｋとその回転角度Ｋ_Ｑを
抽出する（ステップＳ２８）。順位の決め方は、第１リ
ングの決められた基準値以下のもので例えば最類似照合
演算値の次に値の小さいものを用いるか、或いは最類似
照合演算値と回転角度が近いものを用いてもよい。ＡＱ
_Ｋが第１リング画像３の予め決めた基準値以下であるか
否かをチェックし（ステップＳ２９）、基準値を超える
場合には当該硬貨はリジェクト貨と判定して終了する
（ステップＳ３０）。また、ＡＱ_Ｋが基準値以下であれ
ば回転角度Ｋ_Ｑを用いその誤差範囲に対応する第２リン
グ画像５の一致照合演算値を抽出し（ステップＳ３
１）、その値が予め決められた第２リング画像５の基準
値以下か否かをチェックし（ステップＳ３２）、以下で
あれば当該硬貨を正貨と判定して終了する（ステップＳ
３３）。また、基準値を超える場合は記憶されている第
１リング画像３の一致照合演算値の中に予め決められた
基準値以下のものが３個所以上存在するか否かをチェッ
クし（ステップＳ３４）、存在すれば次のステップに進
み、存在しなかった場合には当該硬貨はリジェクト貨と
判定して上記（２）の処理を終了する（ステップＳ３
７）。

【００１８】ステップＳ３４のチェックで基準値以下の
一致照合演算値が３個所以上あれば記憶してある表及び
裏側の第２リング画像５の一致照合演算値の中から最小
値Ａ_Ｋｍｉｎ＊とその回転角値Ｋｍｉｎ＊を抽出し（ス
テップＳ３６）、Ａ_Ｋｍｉｎ＊が第２リング画像５の予
め決めた基準値以下であるか否かをチェックし（ステッ
プＳ３７）、基準値を超える場合には当該硬貨はリジェ
クト貨と判定して終了する（ステップＳ３８）。基準値
以下であれば第１リング画像３のＡ_Ｋの中から回転角度
が（Ｋｍｉｎ＊±ε／２）の範囲に対応する一致照合演
算値を抽出し（ステップＳ３９）、抽出した一致照合演
算値は第１リング画像３の予め決められた基準値以下で
あるか否かをチェックする（ステップＳ４０）。そし
て、基準値を超えていれば当該硬貨はリジェクト貨と判
定し（ステップＳ４１）、基準値以下であれば正貨と判
定して上記（３）の処理を終える（ステップＳ４２）。
なお、ステップＳ３６において用いた最小の一致照合演
算値Ａ_Ｋｍｉｎ＊の代わりに回転角値Ｋｍｉｎ＊の近傍
の第１リング画像一致照合演算値を特定しても良い。

【００１９】なお、上述した実施例ではステップＳ２
２、Ｓ２３において、第２リング画像の一致照合演算を
３６０度に亘って実施しメモリに格納しているが、
（１）の処理に関しては、第１リング画像で求めた回転
角度Ｋｍｉｎの誤差範囲に対応する第２リング画像の一
致照合演算のみを行っても良い。しかし、その場合には
第２リング画像全周の一致照合演算値は記憶されないの
で、（３）の処理時に第２リング画像の回転演算を１周
分行なう必要がある。また、第２リング画像５の形状
は、実施例では図８（Ａ）のように半径Ｒの画像硬貨２
から内径ｒ１，外径ｒ２のリングを切出したが、その変
形例として図８（Ｂ）のようにｒ１＝０，ｒ２＜Ｒとし
た円形画像としてもよく、或いは図８（Ｃ）のようにｒ
１＝０，ｒ２＝Ｒとして硬貨全体を画像としても良い。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の硬貨識別方法によ
れば、高密度画像から複数のリング画像を分割して圧縮
することによって、一致照合演算が小規模回路で高速に
実行できるようになると共に、汚染物付着や打痕を有す
る硬貨の部分的画像不良に対してもその影響を当該リン
グ画像だけに留められる結果、鑑別率と信頼性を向上せ
しめることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の処理例を説明するための
フローチャートである。

【図２】本発明における第２の処理例を説明するための
フローチャートである。

【図３】本発明における第３の処理例を説明するための
フローチャートである。

【図４】フレームメモリに取込まれた硬貨の画像を示す
図である。

【図５】リング画像の切出し及びデータ配列を示す図で
ある。

【図６】回転演算におけるデータ配列の変化を示す図で
ある。

【図７】第２リング画像切出しの一例を示す図である。

【図８】第２リング画像切出しの変形例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１高密度画像２画像硬貨３第１リング画像４データ配列５第２リング画像１０起点１１天点

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも識別すべき硬貨の表面又は裏
面の何れかの高密度画像を撮像するステップと、前記高密度画像から予め決められた複数のリング状画像
を分割するステップと、このうちの第１リング画像と別途設けられた一致照合用
の基準画像とのうちいずれか一方の画像を所定角度ずつ
順次回転させ、各回転毎に一致照合演算を行なうステッ
プと、１周回転に亘るのこれら所定角度ずつの各回転毎の一致
照合演算値のうち最も類似していることを示す最低値で
ある最類似照合演算値に対応する画像の回転角値を当該
画像硬貨の回転角値とするステップと、この最類似照合演算値が予め決められた値以下である場
合にのみ、他リング画像について一致照合演算を行な
い、前記第１リング画像で判明した回転角値の予め定め
られた誤差回転角範囲に対応する前記他リングの一致照
合演算のいずれかが、予め決められた値以下であるか否
かを判定して、以下であれば当該画像硬貨を正貨とする
ステップとを有する硬貨識別方法であって、前記硬貨識別方法において、当該画像硬貨が正貨となら
ない場合、前記第１リング画像の予め決められた値以下
の一致照合演算値のうちで、予め決められた順位付けに
従い、次順位の一致照合演算値に対応する画像の回転角
値を当該画像硬貨の回転角値とし、前記最類似照合演算
値の場合と同様に前記他リング画像についての一致照合
演算を行ない、当該画像硬貨の正否を判定し得るように
したことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項２】少なくとも識別すべき硬貨の表面又は裏
面の何れかの高密度画像を撮像するステップと、前記高密度画像から予め決められた複数のリング状画像
を分割するステップと、このうちの第１リング画像と別途設けられた一致照合用
の基準画像とのうちいずれか一方の画像を所定角度ずつ
順次回転させ、各回転毎に一致照合演算を行なうステッ
プと、１周回転に亘るのこれら所定角度ずつの各回転毎の一致
照合演算値のうち最も類似していることを示す最低値で
ある最類似照合演算値に対応する画像の回転角値を当該
画像硬貨の回転角値とするステップと、この最類似照合演算値が予め決められた値以下である場
合にのみ、他リング画像について一致照合演算を行な
い、前記第１リング画像で判明した回転角値の予め定め
られた誤差回転角範囲に対応する前記他リングの一致照
合演算のいずれかが、予め決められた値以下であるか否
かを判定して、以下であれば当該画像硬貨を正貨とする
ステップとを有する硬貨識別方法であって、前記硬貨識別方法において、当該画像硬貨が正貨となら
ない場合、前記他リング画像について第１リングに対し
て行ったと同様の一致照合演算を１周回転分行い、その
最類似照合演算値が当該リング画像に対して予め決めら
れた値以下であるか否かを判定すると共に、以下であっ
た場合この最類似照合演算値に対応する回転角を当該画
像硬貨の回転角値とし、既に行った第１リング画像に対
する一致照合演算値のうちで前記回転角値の予め定めら
れた誤差回転角範囲に対応する一致照合演算値のいずれ
かが予め決められた値以下であるか否かを判定して、以
下であれば当該硬貨を正貨とするようにしたことを特徴
とする硬貨識別方法。