WO2006010559A1 - Verfahren für die prüfung von banknoten mittels mustererkennung - Google Patents

Verfahren für die prüfung von banknoten mittels mustererkennung Download PDF

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WO2006010559A1
WO2006010559A1 PCT/EP2005/007960 EP2005007960W WO2006010559A1 WO 2006010559 A1 WO2006010559 A1 WO 2006010559A1 EP 2005007960 W EP2005007960 W EP 2005007960W WO 2006010559 A1 WO2006010559 A1 WO 2006010559A1
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WO
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image
banknote
banknotes
dark
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PCT/EP2005/007960
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English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Schmalz
Norbert Holl
Original Assignee
Giesecke & Devrient Gmbh
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/206—Matching template patterns

Definitions

  • the invention relates to a method for checking banknotes, in particular the checking of the authenticity of the banknotes by means of infrared light.
  • the following steps are provided: stimulation of the banknote to be checked; Detecting a response of the bill generated by the excitation; Generating a first image of the banknote from the detected response composed of pixels, wherein each pixel is characterized by a value for the strength of the response of the banknote at the respective location of each pixel; Generating a second image from the image points of the first image, wherein pixels of the second image are classified as bright pixels, if the values for the strength of the reaction of the corresponding pixels of the first image are at or above a threshold and where pixels of the second image are classified as dark pixels if the values for the magnitude of the response of the corresponding pixels of the first image are below the threshold; Provision of a template representing the bill to be checked whose pixels are light, dark or indefinite; Comparing the pixels of the second image with the pixels of the template and determining a number of pixels of the second image
  • the method according to the invention has the advantage that a quick and effective check of banknotes is available, which permits a secure and good check of the banknotes without much effort, since the check is based on the direct comparison of pixels. Expensive statistical processing steps in the examination of banknotes are not required.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a banknote processing machine for checking banknotes
  • FIG. 2 shows an exemplary banknote and its image generated by sensors and the data derived therefrom, as well as comparison data.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a basic structure of a banknote processing machine 11 for the examination of banknotes.
  • the bank note processing machine 11 has an input pocket 20 for the input of bank notes BN to be checked, in which a separator 22 engages.
  • the verzeier 22 detects each one of the banknotes BN to be tested and transfers the single bill to a transport system 23, which transports the single bill through a sensor device 30.
  • a sensor device 30 features of each banknote are detected, which are relevant, for example, for the assessment of the authenticity and / or the type (currency, denomination) and / or the state, etc. of the bill.
  • Such features can be detected mechanically, acoustically, optically, electrically and / or magnetically by various sensors, for example.
  • Known authenticity features include, for example, printing inks with particular optical and / or magnetic properties, metallic or magnetic security threads, the use of brightener banknote paper, information contained in an electrical circuit, etc.
  • the type of banknote is e.g. B. determined by their size, print patterns, colors, etc., whereas the state of the bill, for example, from the visual appearance (pollution) can be derived.
  • FIG. 2 represents an exemplary banknote and its image generated by sensors and the data derived therefrom, as well as comparative data.
  • FIG. 2a represents a banknote 50 as it can be perceived by the eye.
  • the banknote 50 has design elements 51 to 57, such as a security thread 51, an indication of value 52, printing elements 53 to 55, a serial number 56 and a security element 57, eg. A hoio or kinegram.
  • FIG. 2b shows an image 60 'of the banknote 50, which is formed by signals of an infrared sensor contained in the sensor device 30.
  • the banknote 50 in the sensor device 30 is illuminated with infrared light and the light transmitted through the banknote 50 is detected by the infrared sensor.
  • banknote 50 e.g. As paper or plastic, infrared light absorbs little, which is why the image 60 'of the banknote 50 in places that are not covered by one of the design features 51 to 57, appears bright. Since the security thread 51 and the security element 57 have metallic layers, the infrared light can not penetrate these areas of the banknote 50, the corresponding areas in the image 60 'of the banknote 50 therefore appear dark. Certain printing inks contain components which absorb infrared light to a greater or lesser extent, for which reason the infrared light is absorbed to a great extent in the areas of the value indication 52, the printing elements 53 to 55 and the serial number 56.
  • the printing ink of the serial number 56 contains, for example, a high proportion of infrared-absorbing constituents; the area of the serial number 56 therefore appears dark in the image 60 'of the banknote 50.
  • the pressure element 55 has a high proportion of infrared light-absorbing components, which is why this area in the image 60 'of the banknote 50 is dark.
  • the printing elements 53 have only a small proportion of infrared light-absorbing Therefore, the infrared light in this area is only slightly ab ⁇ sorbed and in the image 60 'of the banknote 50 appears less dark.
  • the value indication 52 and the printing elements 53 have no infrared-absorbing constituents, for which reason the infrared light in these regions is not or only to a small extent absorbed by the printing ink and appears bright in the image 60 'of the banknote 50 ,
  • Figure 2c shows a corresponding first image 60 of the banknote 50 in the manner of a gray-scale image, which is divided into pixels or pixels.
  • the pixels of the image 60 represent data of the banknote 50, which is used for further processing or evaluation, for example. B. are stored in memory 42.
  • the controller 40 makes a threshold decision to decide whether a pixel is bright or dark. In this case, a pixel is classified as dark if the signal strength of the pixel determined by the infrared sensor is below a predetermined threshold. If the signal strength is at or above the threshold, the pixel is classified as bright.
  • This threshold decision can also be made for each pixel before it is stored in the main memory 42. This results in data of a second image 70 of banknote 50 shown in FIG. 2d, which has only bright areas and dark areas 51, 55, 56, 57, and z. B. has values of 1 for bright pixels and 0 for dark pixels, which are stored in the working memory 42 for further processing or evaluation.
  • the threshold used for the decision can be determined iteratively by means of a statistical method.
  • the aim is to leave the gray scale properties of the light or dark areas stable, so that they have a low standard deviation.
  • the threshold used is advantageously determined for each banknote processed by means of the statistical method. It can be provided that it is assumed that a hypothetical threshold.
  • the hypothetical threshold determines the statistical distribution of the resulting light and dark areas. The particular distribution is analyzed and the hypothetical threshold changed. Subsequently, the statistical distribution is determined again with the changed threshold. If a stable distribution for bright and dark regions results for a threshold, the iterative method is aborted and the corresponding threshold is used.
  • the further processing or evaluation of the signals of the infrared sensor of the sensor device 30 takes place on the basis of the pixels or data stored for the second image 70 of the banknote, by means of a comparison with pixels or data of a document 80.
  • the original 80 represents an image which is generated by means of one or more genuine banknotes.
  • the original 80 contains data on the infrared properties of the banknote 50 to be checked in the form of pixels or pixels.
  • the original 80 or the data forming the pixels are stored, for example, in the non-volatile memory 41.
  • data of a corresponding template are available in the non-volatile memory 41.
  • Data from up to four templates for each banknote can be stored in the non-volatile memory 41 so that the banknotes can be stored independently. depending on their position from the banknote processing machine 11 can be machined.
  • the data of the individual pixels or pixels of the original 80 can have three states or values. If no infrared signal is expected for a pixel of a banknote, i. H. the banknote's pixel must appear dark, so the corresponding pixel of the template has the value 0. If an infrared signal is expected for a pixel of a bill, i. H. the banknote's pixel must appear bright, so the corresponding pixel of the template has the value 1. In addition, pixels of the template may be 2. For a given banknote, no particular value is expected for these pixels, ie. H. the corresponding pixel of the banknote can be light or dark.
  • the original 80 is generated by means of one or more genuine banknotes.
  • the values of the pixels are determined in a learning mode from the real banknote (s). It has proven to be advantageous to use a larger number of banknotes for each type of banknotes, z. B. 100 to 1000 pieces.
  • the decision that a pixel of the original 80 must appear dark, that is, the value 0, is made if the overwhelming number, z. B. a prescribable, high percentage, such as 99 to 99.9% of all banknotes used for the learning mode appears dark at the location of the pixel in question.
  • banknote to banknote te is varied. This variation is done to avoid banknote stacking that would occur if all the security threads in the stack were stacked.
  • the original 80 has a region 81 whose pixels have the value 2, since the security thread, because of the described variation of its position, can lie within the entire region 81, which is why a definite statement as to whether a pixel must appear light or dark, is not possible.
  • the original 80 has areas 85 to 87 whose pixels have the value 0, since these areas must appear dark in the banknote 50 or their image 60 or 70 to be checked, because ink is present in the areas 85, 87 is, which absorbs infrared light, or because metallic layers 87 are present, which can pass no infrared light.
  • the pixels of the remaining areas of the original 80 have the value 1, since these areas must appear bright in the banknote 50 or its image 60 or 70 to be checked, since the infrared light is hardly or only slightly attenuated there.
  • the pixels or data of the image 70 are generated from the signals of the sensor device 30, as described above, and compared with the corresponding pixels or data of the original 80. This can be done immediately for each pixel created or via the stored image 70 at a later time.
  • Pixels of the original 80 with value 2 are not taken into account in the comparison or are never rated as errors.
  • the controller 40 increments the value of one counter by one to determine an error value for the currently processed banknotes. If the comparison was carried out for all pixels of the banknote being processed, the error value for this banknote is available, which indicates how many of the pixels have deviations.
  • a threshold value for the error value may be set and stored in the nonvolatile memory 41. If the error value is below the threshold, the bill is genuine. The banknote is stored in this case, as described above, in the output tray 25. If the threshold value is reached or exceeded by the error value, the banknote is classified by the control device 40 as counterfeit or counterfeit-suspect and stored in the output compartment 27.
  • the threshold value can also be derived from the banknote size.
  • the threshold will in this case be given in percentage points from the number of banknote pixels. In this case, a minimum percentage threshold value should not be undershot, since otherwise a very high sensitivity would result for small bank notes, ie even with a very small number of error pixels (eg 1 error pixel), the bank note would be classified as counterfeit.
  • error pixels whose pixel value is within the tolerance range around the background threshold are not considered as errors in order to achieve a certain insensitivity to signal noise.
  • the method for checking banknotes has been described by way of example for checking the authenticity of the banknotes by means of infrared light. It is obvious, however, that the method applies to all possible checks of banknotes, even using other stimuli as well as associated sensors, if an image or a template can be generated which has pixels or pixels with the three states described.
  • Corresponding image-generating sensors can, for example, produce an image of properties such as magnetism, fluorescence, conductivity, paper thickness, etc. of the bank notes to be examined.
  • banknote processing machine 11 can be used wherever banknotes have to be checked, eg. As automatic switches for Ein ⁇ payment of money, vending machines, etc.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Prüfung von Banknoten. Bei dem Verfahren sind folgende Schritte vorgesehen: Erzeugen eines aus Bildpunkten zusammengesetzten ersten Abbilds der Banknote; Erzeugen eines zweiten Abbilds aus den Bildpunkten des ersten Abbilds, wobei Bildpunkte des zweiten Abbilds als helle und dunkle Bildpunkte eingestuft werden; Bereitstellen einer die zu prüfende Banknote repräsentierenden Vorlage, deren Bildpunkte hell, dunkel oder unbestimmt sind; Vergleichen der Bildpunkte des zweiten Abbilds mit den Bildpunkten der Vorlage, wobei unbestimmte Bildpunkte der Vorlage nicht berücksichtigt werden; und Prüfung der Banknote mittels der Anzahl der nicht übereinstimmenden Bildpunkte.

Description

VERFAHREN FUR DIE PRÜFUNG VON BANKNOTEN MITTELS MUSTERERKENNUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Prüfung von Banknoten, insbe¬ sondere die Prüfung der Echtheit der Banknoten mittels infrarotem Licht.
Bei der Prüfung von Banknoten werden besondere Merkmale der Banknoten mit speziellen physikalische Eigenschaften untersucht, um beispielsweise die Echtheit und/ oder die Art (Währung, Denomination) und/ oder den Zu¬ stand der Banknoten beurteilen zu können. Zu diesem Zweck werden Senso¬ ren verwendet, um die Eigenschaften der Banknoten bzw. deren Merkmale mechanisch, akustisch, optisch, elektrisch, magnetisch usw. zu erfassen. Aus den von den Sensoren dabei erzeugten Signalen werden Daten abgeleitet, um die jeweils gewünschte Prüfung von Echtheit, Art, Zustand usw. der Banknoten mittels Vergleichsdaten vornehmen zu können.
Um eine zufriedenstellende Prüfung der Banknoten gewährleisten zu kön- nen, wird bereits bei der Ableitung der Daten von den Signalen der Sensoren erheblicher Aufwand betrieben. Aber auch die Beurteilung der Daten mittels der Vergleichsdaten wird mit teilweise sehr großem Aufwand betrieben, bei¬ spielsweise durch den Einsatz umfangreicher statistischer Berechnungen.
Auch die Gewinnung der Vergleichsdaten ist in der Regel sehr problema¬ tisch und personalintensiv, da eine große Menge von Banknoten ausgewertet werden muß, um für die Überprüfung geeignete Merkmale der Banknoten so geschickt auszuwählen, daß es beispielsweise mittels der Vergleichsdaten sicher vermieden werden kann, Fälschungen bei der Prüfung von Banknoten nicht zu erkennen. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Prü¬ fung von Banknoten, insbesondere die Prüfung der Echtheit der Banknoten mittels infrarotem Licht, anzugeben, das mit verringertem Aufwand reali¬ siert werden kann. Trotzdem soll bei dem Verfahren gewährleistet sein, daß die Prüfung der Banknoten mit hoher Qualität und großer Sicherheit durch¬ geführt wird, um z. B. das Nichterkennen von gefälschten Banknoten zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Prüfung von Banknoten, ins¬ besondere die Prüfung der Echtheit der Banknoten mittels infrarotem Licht, sind folgende Schritte vorgesehen: Anregen der zu prüfenden Banknote; Erfassen einer durch die Anregung erzeugten Reaktion der Banknote; Erzeugen eines aus Bildpunkten zusammengesetzten ersten Abbilds der Banknote aus der erfaßten Reaktion, wobei jeder Bildpunkt durch einen Wert für die Stärke der Reaktion der Banknote an der jeweiligen Stelle jedes Bildpunkts charakterisiert ist; Erzeugen eines zweiten Abbilds aus den BiId- punkten des ersten Abbilds, wobei Bildpunkte des zweiten Abbilds als helle Bildpunkte eingestuft werden, falls die Werte für die Stärke der Reaktion der entsprechenden Bildpunkte des ersten Abbilds auf oder über einer Schwelle liegen und wobei Bildpunkte des zweiten Abbilds als dunkle Bildpunkte eingestuft werden, falls die Werte für die Stärke der Reaktion der entspre- chenden Bildpunkte des ersten Abbilds unter der Schwelle liegen; Bereit¬ stellen einer die zu prüfende Banknote repräsentierenden Vorlage, deren Bildpunkte hell, dunkel oder unbestimmt sind; Vergleichen der Bildpunkte des zweiten Abbilds mit den Bildpunkten der Vorlage und Ermitteln einer Anzahl von Bildpunkten des zweiten Abbilds, die nicht mit den entspre- chenden Bildpunkten der Vorlage übereinstimmen, wobei unbestimmte Bildpunkte der Vorlage nicht berücksichtigt werden; und Prüfung der Bank¬ note mittels der Anzahl der nicht übereinstimmenden Bildpunkte des zwei¬ ten Abbilds, wobei das Ergebnis der Prüfung positiv ist, falls die Anzahl un- ter einem vorgebbaren Wert liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, daß eine schnelle und effektive Prüfung von Banknoten zur Verfügung steht, die eine sichere und gute Prüfung der Banknoten ohne großen Aufwand erlaubt, da die Prüfung auf dem direkten Vergleich von Bildpunkten beruht. Auf¬ wendige statistische Bearbeitungsschritte bei der Prüfung von Banknoten sind nicht erforderlich.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängi- gen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs¬ form anhand von Figuren.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausführungsform einer Banknotenbearbeitungsmaschine für die Prüfung von Banknoten, und
Figur 2 eine beispielhafte Banknote und deren von Sensoren erzeugtes Ab¬ bild und die daraus abgeleiteten Daten sowie Vergleichsdaten.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines prinzipiellen Aufbaus einer Banknotenbearbeitungsmaschine 11 für die Prüfung von Banknoten. Die Banknotenbearbeitungsmaschine 11 weist ein Eingabefach 20 für die Eingabe von zu prüfenden Banknoten BN auf, in welches ein Vereinzeier 22 eingreift. Der Vereinzeier 22 erfaßt jeweils eine der zu prüfenden Banknoten BN und übergibt die einzelne Banknote einem Transportsystem 23, welches die einzelne Banknote durch eine Sensoreinrichtung 30 transportiert. In der Sensoreinrichtung 30 werden Merkmale jeder einzelnen Banknote erfaßt, die beispielsweise für die Beurteilung der Echtheit und/ oder der Art (Währung, Denomination) und/ oder des Zustands usw. der Banknote relevant sind.
Derartige Merkmale können beispielsweise von verschiedenen Sensoren me¬ chanisch, akustisch, optisch, elektrisch und/ oder magnetisch erfaßt werden. Bekannte Echtheitsmerkmale umfassen beispielsweise Druckfarben mit be¬ sonderen optischen und/ oder magnetischen Eigenschaften, metallische oder magnetische Sicherheitsfäden, die Verwendung von aufhellerfreiem Bankno- tenpapier, in einem elektrischen Schaltkreis enthaltene Informationen usw. Die Art der Banknote wird z. B. durch ihre Größe, Druckmuster, Farben usw. festgelegt, wohingegen der Zustand der Banknote beispielsweise aus dem optischen Erscheinungsbild (Verschmutzung) abgeleitet werden kann.
Die Merkmale werden von der Sensoreiήrichtung 30 erfaßt und entspre¬ chende Signale der Sensoreinrichtung 30 an eine Steuereinrichtung 40 über¬ geben. Die Steuereinrichtung 40 leitet aus den Signalen der Sensoreinrich¬ tung 30 Daten ab, die mit Vergleichsdaten verglichen werden, welche die Erkennung von echten bzw. gefälschten und/ oder fälschungsverdächtigen Banknoten, die Art der Banknoten, den Zustand der Banknoten usw. ermög¬ lichen. Die Vergleichsdaten sowie für den Betrieb der Banknotenbearbeitungsma¬ schine 11 erforderliche Programme liegen als Software vor und sind in der Steuereinrichtung 40 bzw. einem der Steuereinrichtung 40 zugeordneten, nichtflüchtigen Speicher 41 gespeichert. Der nichtflüchtige Speicher 41 kann z. B. von einem EEPROM, einem Flash-Speicher, einer Festplatte usw. gebil¬ det werden. Zusätzlich kann an die Steuereinrichtung 40 ein Arbeitsspeicher 42 angeschlossen sein, welcher zur Ausführung der Software dient.
Anhand des von der Steuereinrichtung 40 durchgeführten Vergleichs der Daten der jeweiligen Banknote mit den Vergleichsdaten wird eine im Trans¬ portsystem 23 angeordnete Weiche 24 angesteuert, um die Banknote bei¬ spielsweise in Ausgabefächern 25 oder 27 abzulegen. Dabei kann es bei¬ spielsweise vorgesehen sein, daß in das Ausgabefach 25 echte Banknoten BN abgelegt werden, wohingegen in das Ausgabefach 25 Banknoten BN abge- legt werden, die von der Steuereinrichtung 40 als Fälschungen oder fäl¬ schungsverdächtige Banknoten eingestuft wurden.
Zur Steuerung der Banknotenbearbeitungsmaschine 10 durch eine Bedien¬ person ist eine Ein-/ Ausgabeeinrichtung 45 mit der Steuereinrichtung 40 verbunden, um der Bedienperson beispielsweise die Auswahl bestimmter Bearbeitungsmodi zu ermöglichen, beziehungsweise die Bedienperson über die Bearbeitung der Banknoten BN zu informieren.
Nachfolgend wird anhand von Figur 2, die eine beispielhafte Banknote und deren von Sensoren erzeugtes Abbild und die daraus abgeleiteten Daten so¬ wie Vergleichsdaten darstellt, das erfindungsgemäße Verfahren für die Prü¬ fung von Banknoten näher beschrieben. Beispielhaft wird dabei die Prüfung der Echtheit von Banknoten mittels infrarotem Licht beschrieben. Figur 2a zeigt eine Banknote 50, wie sie vom Auge wahrgenommen werden kann. Die Banknote 50 weist Gestaltungselemente 51 bis 57, wie einen Si¬ cherheitsfaden 51, eine Wertangabe 52, Druckelemente 53 bis 55, eine Serien¬ nummer 56 und ein Sicherheitselement 57, z. B. ein HoIo- oder Kinegramm, auf.
Figur 2b zeigt ein Abbild 60' der Banknote 50, welches von Signalen eines in der Sensoreinrichtung 30 enthaltenen Infrarotsensors gebildet wird. Dazu wird die Banknote 50 in der Sensoreinrichtung 30 mit infrarotem Licht be- leuchtet und das durch die Banknote 50 transmittierte Licht wird vom Infra¬ rotsensor detektiert.
Das für die Banknote 50 verwendete Material, z. B. Papier oder Kunststoff, absorbiert infrarotes Licht nur wenig, weshalb das Abbild 60' der Banknote 50 an Stellen, die nicht von einem der Gestaltungsmerkmale 51 bis 57 be¬ deckt sind, hell erscheint. Da der Sicherheitsfaden 51 und das Sicherheit¬ selement 57 metallische Schichten aufweisen, kann das Infrarotlicht diese Bereiche der Banknote 50 nicht durchdringen, die entsprechenden Bereiche im Abbild 60' der Banknote 50 erscheinen deshalb dunkel. Bestimmte Druck- färben enthalten Bestandteile, welche infrarotes Licht mehr oder weniger stark absorbieren, weshalb das infrarote Licht in den Bereichen der Wertan¬ gabe 52, der Druckelemente 53 bis 55 sowie der Seriennummer 56 unter¬ schiedlich stark absorbiert wird. Die Druckfarbe der Seriennummer 56 ent¬ hält beispielsweise einen hohen Anteil an infrarotem Licht absorbierenden Bestandteilen, der Bereich der Seriennummer 56 erscheint deshalb im Abbild 60' der Banknote 50 dunkel. Auch des Druckelement 55 weist einen hohen Anteil an infrarotem Licht absorbierenden Bestandteilen auf, weshalb auch dieser Bereich im Abbild 60' der Banknote 50 dunkel ist. Die Druckelemente 53 weisen nur einen geringen Anteil an infrarotem Licht absorbierenden Be- standteilen auf, weshalb das infrarote Licht in diesem Bereich nur wenig ab¬ sorbiert wird und im Abbild 60' der Banknote 50 weniger dunkel erscheint. Dagegen weisen die Wertangabe 52 und die Druckelemente 53 keine infraro¬ tes Licht absorbierenden Bestandteile auf, weshalb das infrarote Licht in die- sen Bereichen nicht oder nur in geringem Maß von der Druckfarbe absor¬ biert wird und im Abbild 60' der Banknote 50 hell erscheint.
Von dem Infrarotsensor der Sensoreinrichtung 30 werden die Signalstärken an den jeweiligen Stelle der Banknote 50 unter Steuerung der Steuereinrich- tung 40 ermittelt, z. B. in Form von Bildpunkten oder Pixeln. Figur 2c zeigt ein entsprechendes erstes Abbild 60 der Banknote 50 in der Art eines Graustufenbilds, das in Bildpunkte oder Pixel aufgeteilt ist. Die Pixel des Abbilds 60 stellen Daten der Banknote 50 dar, die für die weitere Bearbei¬ tung bzw. Auswertung z. B. im Arbeitsspeicher 42 gespeichert werden.
Anschließend nimmt die Steuereinrichtung 40 eine Schwellenentscheidung vor, um zu entscheiden, ob ein Pixel hell oder dunkel ist. Dabei wird ein Pi¬ xel als dunkel eingestuft, wenn die vom Infrarotsensor ermittelte Signalstär¬ ke des Pixels unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. Liegt die Signal- stärke auf oder über der Schwelle, wird das Pixel als hell eingestuft. Diese Schwellenentscheidung kann auch für jedes Pixel durchgeführt werden, be¬ vor dieses im Arbeitsspeicher 42 gespeichert wird. Dadurch entstehen Daten eines in Figur 2d dargestellten, zweiten Abbilds 70 der Banknote 50, welches nur helle Bereiche und dunkle Bereiche 51, 55, 56, 57 aufweist, und z. B. Wer- te von 1 für helle Pixel und 0 für dunkle Pixel aufweist, die im Arbeitsspei¬ cher 42 für die weitere Bearbeitung bzw. Auswertung gespeichert werden. Die für die Entscheidung verwendete Schwelle kann mittels eines statisti¬ schen Verfahrens iterativ ermittelt werden. Dabei wird angestrebt, die Grauwerteigenschaften der hellen bzw. dunklen Bereiche stabil zu lassen, so daß diese eine geringe Standardabweichung aufweisen. Die verwendete Schwelle wird vorteilhaft für jede bearbeitete Banknote mittels des statisti¬ schen Verfahrens ermittelt. Dabei kann es vorgesehen sein, daß von einer hypothetischen Schwelle ausgegangen wird. Mit der hypothetischen Schwelle wird die statistische Verteilung der sich ergebenden hellen und dunklen Bereiche bestimmt. Die bestimmte Verteilung wird analysiert und die hypothetische Schwelle verändert. Anschließend wird mit der veränder¬ ten Schwelle erneut die statistische Verteilung bestimmt. Ergibt sich für eine Schwelle eine stabile Verteilung für helle und dunkle Bereiche, wird das ite¬ rative Verfahren abgebrochen und die entsprechende Schwelle verwendet.
Die weitere Bearbeitung bzw. Auswertung der Signale des Infrarotsensors der Sensoreinrichtung 30 erfolgt aufgrund der für das zweite Abbild 70 der Banknote gespeicherten Pixel bzw. Daten, mittels eines Vergleichs mit Pixeln bzw. Daten einer Vorlage 80.
Die Vorlage 80 stellt ein Abbild dar, welches mittels einer oder mehrerer ech¬ ter Banknoten erzeugt wird. Die Vorlage 80 enthält in Form von Bildpunkten oder Pixeln Daten über die Infraroteigenschaften der zu überprüfenden Banknote 50. Die Vorlage 80 bzw. die die Pixel bildenden Daten sind bei¬ spielsweise im nichtflüchtigen Speicher 41 gespeichert. Für jede Art von zu überprüfender Banknote, d. h. für jede Währung und Denomination, stehen Daten einer entsprechenden Vorlage im nichtflüchtigen Speicher 41 zur Ver¬ fügung. Es können Daten von bis zu vier Vorlagen für jede Banknote im nichtflüchtigen Speicher 41 gespeichert werden, damit die Banknoten unab- hängig von ihrer Lage von der Banknotenbearbeitungsmaschine 11 bearbei¬ tet werden können.
Die Daten der einzelnen Bildpunkte oder Pixel der Vorlage 80 können drei Zustände bzw. Werte aufweisen. Wird für ein Pixel einer Banknote kein In¬ frarotsignal erwartet, d. h. das Pixel der Banknote muß dunkel erscheinen, so weist das entsprechende Pixel der Vorlage den Wert 0 auf. Wird für ein Pixel einer Banknote ein Infrarotsignal erwartet, d. h. das Pixel der Banknote muß hell erscheinen, so weist das entsprechende Pixel der Vorlage den Wert 1 auf. Darüber hinaus können Pixel der Vorlage den Wert 2 aufweisen. Für diese Pixel wird bei einer zu überprüfenden Banknote kein bestimmter Wert er¬ wartet, d. h. das entsprechende Pixel der Banknote kann hell oder dunkel sein.
Wie bereits erwähnt, wird die Vorlage 80 mittels einer oder mehrerer echter Banknoten erzeugt. Die Werte der Pixel werden in einem Lernmodus aus der oder den echten Banknoten bestimmt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dafür eine größere Anzahl von Banknoten für jede Art von Banknoten zu verwenden, z. B. 100 bis 1000 Stück. Die Entscheidung, daß ein Pixel der Vorlage 80 dunkel erscheinen muß, also den Wert 0 aufweist, wird getroffen, falls die überwiegende Zahl, z. B. ein vorgebbarer, hoher Prozentsatz, wie 99 bis 99,9%, aller für den Lernmodus verwendeten Banknoten an der Stelle des betreffenden Pixels dunkel erscheint. Entsprechendes gilt für Pixel, die hell erscheinen müssen, also den Wert 1 aufweisen.
Pixel von Bereichen in Banknoten, über die keine eindeutige Aussage ge¬ macht werden kann, d. h. für die der hohe, vorgebbare Prozentsatz nicht er¬ reicht werden kann, erhalten den Wert 2. Derartige Bereiche können bei¬ spielsweise Gestaltungsmerkmale wie den Sicherheitsfaden 51 der Banknote 50 betreffen. Es ist nämlich bekannt, daß die Position des Sicherheitsfadens
51 innerhalb eines gewissen Bereichs, z. B. 10 mm, von Banknote zu Bankno¬ te variiert wird. Diese Variation erfolgt, um Überhöhungen beim Stapeln von Banknoten zu vermeiden, die entstehen würden, falls alle Sicherheitsfäden im Stapel übereinander zu liegen kämen.
Da für die Bereitstellung der Vorlage 80 nur einfache Bildpunktvergleiche durchgeführt werden, kann die Erzeugung von Vorlagen weitgehend auto¬ matisch erfolgen, wenn entsprechende Banknoten zur Verfügung gestellt werden. Der erforderliche Lernmodus kann z. B. auf der Banknotenbearbei¬ tungsmaschine 11 durchgeführt werden, indem ein entsprechender Bearbei¬ tungsmodus mittels der Ein-/ Ausgabeeinrichtung 45 ausgewählt wird. Die Daten der Vorlagen können aber auch anderweitig erzeugt und in den nicht¬ flüchtigen Speicher 41 übertragen werden.
Somit weist die Vorlage 80 einen Bereich 81 auf, dessen Pixel den Wert 2 ha¬ ben, da der Sicherheitsfaden, wegen der beschriebenen Variation seiner Posi¬ tion, innerhalb des gesamten Bereichs 81 liegen kann, weshalb eine eindeuti¬ ge Aussage, ob ein Pixel hell oder dunkel erscheinen muß, nicht möglich ist. Zudem weist die Vorlage 80 Bereiche 85 bis 87 auf, deren Pixel den Wert 0 aufweisen, da diese Bereiche in der zu überprüfenden Banknote 50 bzw. ih¬ rem Abbild 60 bzw. 70 dunkel erscheinen müssen, weil in den Bereichen 85, 87 Druckfarbe vorhanden ist, welche infrarotes Licht absorbiert, bzw. weil metallische Schichten 87 vorhanden sind, welche kein infrarotes Licht passie- ren lassen. Die Pixel der restlichen Bereiche der Vorlage 80 weisen den Wert 1 auf, da diese Bereiche in der zu überprüfenden Banknote 50 bzw. ihrem Abbild 60 bzw. 70 hell erscheinen müssen, da das infrarote Licht dort kaum oder nur wenig abgeschwächt wird. Bei der Bearbeitung von Banknoten BN in der Banknotenbearbeitungsma¬ schine 11 werden aus den Signalen der Sensoreinrichtung 30, wie oben be¬ schrieben, die Pixel bzw. Daten des Abbilds 70 erzeugt und mit den entspre¬ chenden Pixeln bzw. Daten der Vorlage 80 verglichen. Dies kann sofort für jedes erzeugte Pixel geschehen oder mittels des gespeicherten Abbilds 70 zu einem späteren Zeitpunkt.
Weicht ein Pixel des Abbilds 70 von dem entsprechenden Pixel der Vorlage ab, wird dieses Pixel als Fehlerpixel gewertet. Dies ist beispielhaft in Figur 2c für Pixel 56' dargestellt, welches eigentlich Bestandteil der Seriennummer 56 ist, weshalb es dunkel erscheinen sollte. Im dargestellten Beispiel erscheint Pixel 56' jedoch nicht ausreichend Dunkel, z. B. weil die Farbe der Serien¬ nummer 56 an dieser Stelle abgetragen ist. Aus diesem Grund wird bei dem oben beschriebenen Vergleich mit der Schwelle entschieden, daß das Pixel 56' hell ist, weshalb diese Stelle in den Daten des Abbilds 70 entsprechend als helles Pixel markiert ist. Beim Vergleich der Daten des Abbilds 70 mit den Daten der Vorlage 80, welche an der entsprechenden Stelle ein dunkles Pixel 86' aufweist, wird deshalb ein Fehlerpixel festgestellt.
Pixel der Vorlage 80 mit Wert 2 werden bei dem Vergleich nicht berücksich¬ tigt bzw. nie als Fehler gewertet.
Für jedes festgestellte Fehlerpixel erhöht die Steuereinrichtung 40 den Wert einen Zählers um eins, um einen Fehlerwert für die gerade bearbeitete Bank- noten zu ermitteln. Wurde der Vergleich für alle Pixel der gerade bearbeite¬ ten Banknote durchgeführt, steht der Fehlerwert für diese Banknote zur Ver¬ fügung, der angibt, wie viele der Pixel Abweichungen aufweisen. Für die Entscheidung durch die Steuereinrichtung 40, ob eine geprüfte Banknote echt ist, kann ein Schwellenwert für den Fehlerwert vorgegeben und im nichtflüchtigen Speicher 41 gespeichert werden. Liegt der Fehlerwert unterhalb des Schwellenwerts, ist die Banknote echt. Die Banknote wird in diesem Fall, wie oben beschrieben, in das Ausgabefach 25 abgelegt. Wird der Schwellenwert von dem Fehlerwert erreicht oder überschritten, wird die Banknote von der Steuereinrichtung 40 als gefälscht oder fälschungsverdäch¬ tig eingestuft und in das Ausgabefach 27 abgelegt. Statt der Vorgabe eines Schwellenwerts in Form einer bestimmten Anzahl von Fehlerpixeln, kann der Schwellenwert auch aus der Banknotengröße abgeleitet werden. Der Schwellenwert wird in diesem Fall in Prozentpunkten von der Anzahl der Banknotenpixel angegeben werden. Dabei sollte ein minimaler prozentualer Schwellenwert nicht unterschritten werden, da sonst bei kleinen Banknoten eine sehr hohe Empfindlichkeit resultieren würde, d. h. bereits bei einer sehr geringen Anzahl von Fehlerpixeln (z. B. 1 Fehlerpixel) würde die Banknote als Fälschung eingestuft werden.
Weiterhin werden Fehlerpixel, deren Pixelwert sich im Toleranzbereich um die Hintergrundschwelle befinden nicht als Fehler gewertet, um eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Signalrauschen zu erreichen.
Fehlstellen in den Banknoten, z. B. Eselsohren, wirken sich negativ auf die Überprüfung aus, da sich für abgeknickte Bereich der Banknote immer helle Pixel (Wert 1) und im sich durch die Überlappung ergebenden Bereich dop- pelter Materialstärke immer dunkle Pixel ergeben (Wert 0). Zur Vermeidung von Fehlbeurteilungen kann ein Eselsohrenbereich ignoriert werden. Dazu kann die Fläche von Eselsohren mittels anderer, nicht dargestellter Sensoren der Sensoreinrichtung 30 bestimmt werden. Entsprechend dieser Fläche können die Seitenlängen 1 eines idealen Eselsohres (gleichschenkliges Drei- eck) zu 1 = V2 - A berechnet werden. Die Seitenlänge 1 wird mit dem Faktor V2 multipliziert, um Eselsohren mit einem Seitenverhältnis von 2:1 bzw. 1:2 zu berücksichtigen. Die Seitenlänge 1 = 2 - VÄ" bildet ein Rechteck innerhalb der Vorlage 80, welches der durch das Eselsohr beanspruchten Fläche ent- spricht und innerhalb dessen keine Fehlpixel gewertet werden. In vergleich¬ barer Weise werden andere Fehlstellen, z. B. Löcher und Risse, von der Überprüfung ausgeschlossen.
Es kann der Fall eintreten, daß im Lernmodus nur Pixel für die Vorlage einer Banknote ermittelt wurden, welche den Wert 2 aufweisen, für die somit nicht eindeutig festgelegt werden kann, ob die Pixel hell oder dunkel erscheinen müssen. Dies kann beispielsweise auf fehlende infrarotes Licht absorbieren¬ de oder reflektierenden Strukturen hinweisen, z. B. weil keine infrarotes Licht absorbierenden Druckfarben oder metallischen Schichten bei der Her- Stellung der Banknote verwendet wurden. Fälschungen, die aber deutliche Strukturen bei Beleuchtung mit infrarotem Licht besitzen, würden in diesem Fall nicht erkannt werden. Deshalb wird bei derartigen Banknoten die abso¬ lute Differenz aus den Mittelwerten für helle und dunkle Bereiche gebildet. Diese Differenz gibt Auskunft über die generelle Charakteristik der Bankno- te. Ist die Differenz klein, weist die Banknote eine homogene Struktur auf, z. B. weil kein infrarotes Licht beeinflussender Druck vorhanden ist. Diese Dif¬ ferenz wird mit einem festen Schwellenwert verglichen. Ist die Differenz größer, erfolgt eine Zurückweisung, da dies auf deutliche infrarotes Licht absorbierende oder reflektierenden Strukturen schließen läßt.
Vorstehend wurde das Verfahren für die Prüfung von Banknoten beispiel¬ haft für die Prüfung der Echtheit der Banknoten mittels infrarotem Licht be¬ schrieben. Es ist aber offensichtlich, daß sich das Verfahren für alle mögli¬ chen Prüfungen von Banknoten, auch unter Verwendung anderer Anregung sowie zugehöriger Sensoren, durchführen läßt, falls dabei ein Abbild bzw. eine Vorlage erzeugt werden kann, welche Bildpunkte oder Pixel mit den drei beschriebenen Zuständen aufweisen. Entsprechende ein Abbild erzeu¬ gende Sensoren können beispielsweise ein Abbild von Eigenschaften wie Magnetismus, Fluoreszenz, Leitfähigkeit, Papierdicke usw. der zu untersu¬ chenden Banknoten erzeugen.
Ebenso ist es offensichtlich, daß das Verfahren für die Prüfung von Bankno¬ ten nicht auf den beschriebenen Einsatz in einer Banknotenbearbeitungsma- schine 11 beschränkt ist, sondern überall eingesetzt werden kann, wo Bank¬ noten geprüft werden müssen, z. B. automatischen Schaltern für die Ein¬ zahlung von Geld, Verkaufsautomaten usw.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren für die Prüfung von Banknoten, insbesondere die Prüfung der Echtheit der Banknoten mittels infrarotem Licht, mit folgenden Schritten: Anregen der zu prüfenden Banknote (50), Erfassen einer durch die Anregung erzeugten Reaktion der Banknote (50), Erzeugen eines aus Bildpunkten zusammengesetzten ersten Abbilds (60) der Banknote (50) aus der erfaßten Reaktion, wobei jeder Bildpunkt durch einen Wert für die Stärke der Reaktion der Banknote (50) an der jeweiligen Stelle jedes Bildpunkts charakterisiert ist, gekennzeichnet durch
Erzeugen eines zweiten Abbilds (70) aus den Bildpunkten des ersten Abbilds (60), wobei Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) als helle Bildpunkte einge¬ stuft werden, falls die Werte für die Stärke der Reaktion der entsprechenden Bildpunkte des ersten Abbilds (60) auf oder über einer Schwelle liegen und wobei Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) als dunkle Bildpunkte eingestuft werden, falls die Werte für die Stärke der Reaktion der entsprechenden Bild¬ punkte des ersten Abbilds (60) unter der Schwelle liegen, Bereitstellen einer die zu prüfende Banknote (50) repräsentierenden Vorlage (80), deren Bildpunkte hell, dunkel oder unbestimmt (81) sind, Vergleichen der Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) mit den Bildpunkten der Vorlage (80) und Ermitteln einer Anzahl von Bildpunkten des zweiten Abbilds (70), die nicht mit den entsprechenden Bildpunkten der Vorlage (80) übereinstimmen, wobei unbestimmte Bildpunkte der Vorlage (80) nicht be¬ rücksichtigt werden, und Prüfung der Banknote (50) mittels der Anzahl der nicht übereinstimmenden Bildpunkte des zweiten Abbilds (70), wobei das Ergebnis der Prüfung posi¬ tiv ist, falls die Anzahl unter einem vorgebbaren Wert liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schritte für alle Bildpunkte nacheinander durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schritte für jeden Bildpunkt nacheinander durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle für die Einstufung der Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) statistisch ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vorlage (80) für jede Banknotenart mehrere Bankno¬ ten der entsprechenden Art verwendet werden, wobei erste Abbilder (60) der Banknoten erzeugt werden, und die Bildpunkte der Vorlage (80) als hell oder dunkel festgelegt werden, falls die entsprechenden Bildpunkte der er¬ sten Abbilder (60) überwiegend hell oder dunkel sind, und Bildpunkte der Vorlage (80) als unbestimmt festgelegt werden, falls diese nicht überwiegend hell oder dunkel sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Prüfung der Banknote (50) mittels der Anzahl der nicht über¬ einstimmenden Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) vorgegebe Wert ein fester Schwellenwert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Prüfung der Banknote (50) mittels der Anzahl der nicht über¬ einstimmenden Bildpunkte des zweiten Abbilds (70) vorgegebe Wert aus der Größe der Fläche der zu prüfenden Banknote (50) abgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Fehlstellen in den Banknoten (50) bei der Prüfung nicht berücksichtigt werden.
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