JP3921073B2

JP3921073B2 - Paper sheet identification device

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Publication number: JP3921073B2
Application number: JP2001335680A
Authority: JP
Inventors: 宏中村
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003141595A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類の識別装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、紙葉類の表面上の特徴を検出しこの結果に基き紙葉類の真偽または紙葉類の種別を判定する紙葉類の識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙葉類の偽造対策として、紙葉類の模様、磁気インク、セキュリティスレッドなどを検出して紙葉類を識別するための装置がある。従来ある紙葉類の識別装置としては、印刷の光反射や透過の強度分布を検出する光学式、または印刷磁気インクの濃度分布を検出する磁気式、或いは光・磁気複合式を採用するものが一般的である（特開平１０−３０２１１１号、特開平３−２０９５９４号等参考）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の紙葉類の識別装置では次のような問題点がある。
【０００４】
紙葉類の印刷模様や色彩パターンを読み取る光学検出方式では、近年高性能化しているカラーコピー機やカラープリンタ等の複製技術を使って作成された偽造券が正券として受け付けられてしまう恐れがある。また、投光機構や受光機構を含む光学系を形成する必要があるため、光学系の調整が煩雑である、機械的に嵩張る、機構が複雑で装置の製造・運用費用がかかるという欠点がある。一方、磁気検出方式では、精度向上のためには検出チャンネルを増やす必要があり、ヘッドの構造が複雑になるという欠点がある。
【０００５】
そこで本発明は、カラーコピー機やカラープリンタで複製した偽造紙葉類を排除でき、しかも安価な紙葉類の識別装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の紙葉類の識別装置は、紙葉類表面上の識別対象より小さくなるように識別対象の凹凸に対応した荷電変化を起こす感熱素子の配列で構成されてなり識別対象の凹凸の高さ／深さに起因する識別対象と感熱素子との間の空気層の温度分布を感熱素子の荷電変化により検知して電気信号に変換し識別対象の部分的な画像データを出力する凹凸検知部と、部分的な画像データを格納する画像記憶部と、画像記憶部に格納された部分的な画像データを合成して識別対象全体の画像データを構築する画像構築部と、当該構築された画像データに基き識別対象の凹凸パターンを抽出する特徴抽出部と、当該抽出した凹凸パターンと予め求めておいた基準パターンとを比較するパターン比較部と、パターン比較部の結果に基き紙葉類の真偽または紙葉類の種別を判定する判定部とを備えるようにしている。
【０００７】
したがって、凹凸検知部により識別対象の印刷インク等による凹凸パターンを２次元の画像として検出し、さらに画像構築部及び特徴抽出部による画像処理によって識別対象における凹凸パターンの特徴が抽出される。ここで、カラーコピー機またはカラープリンタでは、紙葉類表面における印刷インクの凹凸の情報までは忠実に模倣することができない。したがって、測定対象となる紙葉類が仮にカラーコピー機またはカラープリンタで複製された偽造券であれば、当該偽造券の凹凸イメージは、正券からのものとは明らかに異なる。パターン比較部によりこの違いを確実に検出でき、カラーコピー機やカラープリンタで複製した偽造紙葉類を確実に排除できる。しかも、本発明では、光学系を必要としないため、装置機構が単純化でき、煩雑な調整も不要である。さらに、本発明では画像構築部を備えているので、凹凸検知部は識別対象を区分けして検知することができ、紙葉類表面上の識別対象よりも小さい凹凸検知部を採用できる。したがって、識別装置の小型化・簡易化が可能であり、コストダウンが可能である。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の紙葉類の識別装置において、凹凸検知部を加熱するための加熱部と、凹凸検知部の温度を検知する温度検知部と、温度検知部の結果に基き予め設定された目標温度となるように加熱部を調整する温度調節部とを更に備えるようにしている。この場合、凹凸検知部を最適な条件で動作させることができ、また基準パターンを測定した時と同じ温度条件で紙葉類を識別することもできる。これにより、識別装置の精度を一層高めることができる。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の紙葉類の識別装置において、判定部の結果を表示する表示部を備え、携帯可能なケース体に収納されるものとしている。本発明では、光学系を必要としないため装置機構が単純化でき、かつ紙葉類表面上の識別対象も小さい凹凸検知部を採用できるので、紙葉類の識別装置を携帯可能な大きさに構成できる。この場合、場所を取らず簡便に紙葉類の真偽または紙葉類の種別を調べることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１から図１３に本発明の紙葉類の識別装置の実施の一形態を示す。この紙葉類の識別装置１は、紙葉類１２表面上の識別対象１３より小さくなるように感熱素子の配列で構成されてなり識別対象１３の凹凸の高さ／深さを検知して電気信号に変換し識別対象１３の部分的な画像データを出力する凹凸検知部２と、部分的な画像データを格納する画像記憶部３と、画像記憶部３に格納された部分的な画像データを合成して識別対象１３全体の画像データを構築する画像構築部４と、当該構築された画像データに基き識別対象１３の凹凸パターンを抽出する特徴抽出部５と、当該抽出した凹凸パターンと予め求めておいた基準パターンとを比較するパターン比較部６と、パターン比較部６の結果に基き紙葉類１２の真偽または紙葉類１２の種別を判定する判定部７とを備えるようにしている。
【００１２】
ここで、紙葉類１２表面上の識別対象１３とは、凹凸検知部２の検知対象となる紙葉類１２表面の全部または一部である。識別対象１３としては、凹凸検知部２の小型化の観点や識別に要する処理時間短縮の観点から、紙葉類１２全体よりも十分小さい紙葉類１２の一部分であることが好ましく、また紙葉類１２の種別や真偽を良好に判別するために、特徴的な部分であることが好ましい。識別対象１３を例示すれば、例えば紙幣であれば金額表示部分等が該当する。
【００１３】
紙葉類１２の表面には印刷による僅かな凹凸（即ち起伏や窪み）がある。凹凸検知部２は、この凹凸を検知するものである。凹凸検知部２は、凹凸に対応した荷電変化を起こす感応要素の配列を有する集積回路として構成される。感応要素としては、例えば焦電（感熱）素子または圧電素子或いはこれらの組み合わせを用いる。本実施形態の凹凸検知部２は、感熱素子の配列を有するものとしている。凹凸検知部２と測定対象となる紙葉類１２との間の空気層には紙葉類１２表面上の凹凸の高さ／深さに起因する温度分布がある。凹凸検知部２は当該温度分布を検知して、対応した電気信号を発生する。この電気信号は、凹凸検知部２と対向する紙葉類１２の印刷による凹凸に対応しており、従って凹凸検知部２と対向する紙葉類１２の画像データとなる。なお、感熱素子に代えて、または加えて、圧電素子を用い、紙葉類１２表面上の凹凸に対応した圧力パターンを電気信号に変換し、画像データを得るようにしても良い。
【００１４】
ここで、凹凸検知部２は、製造コストを低減するために、また識別装置１全体の小型化のために、可能な限り小型化することが好ましい。本発明では画像構築部４を備えているので、凹凸検知部２は識別対象１３の全領域を一度に検知する必要は無く、識別対象１３上を移動して区分けして検知することができる。即ち、凹凸検知部２は、紙葉類１２表面上の識別対象１３よりも小さく構成することが可能である。
【００１５】
凹凸検知部２の大きさの一例を図７を用いて説明する。識別対象１３の領域が、長手方向の最大長さがＬ、長手方向と直交する方向の最大長さがＨであるとする。凹凸検知部２と紙葉類１２との相対移動方向Ｖを識別対象１３の長手方向と平行とする。なお、図７では、説明の便宜上、凹凸検知部２が紙葉類１２上を移動するように表している。該Ｖ方向と直交する方向の凹凸検知部２の長さＨ’は、Ｈよりやや大きくすることが好ましい。この場合、凹凸検知部２と紙葉類１２とを一方向（Ｖ方向）に相対移動させるだけで、識別対象１３全体の画像データを得ることが可能となる。一方、凹凸検知部２のＶ方向の長さＬ’は、Ｌよりもずっと小さくて足りる。画像構築部４により、細切れの画像データを継ぎ合わせて識別対象１３全体の画像データを構築すれば良いからである。ここで、長さＬ’は、画像構築の信頼性を高めるために、例えば二つの連続する画像データに重複する部分が存在するように設定することが好ましい。例えば、凹凸検知部２におけるＬ’方向の感応要素の組を列とし、Ｈ’方向の感応要素の組を行としたとき、５、６行程度の重複部分が存在することが好ましい。具体的なＬ’を決定するにあたり、例えば凹凸検知部２の感応要素の大きさ、凹凸検知部２に対する紙葉類１２の相対速度、凹凸検知部２によって送信できる１秒当たりの画像データ数、画像構築の処理速度（画像構築アルゴリズムの効率や演算装置の処理速度など）等を考慮して、最適な値を選択することが可能である。ただし、凹凸検知部２と紙葉類１２との相対速度が一定である場合、画像構築アルゴリズムが対応している場合等には、二つの連続する画像データに重複する部分は必ずしもなくても良く、場合によっては１行のみの感応要素により凹凸検知部２を構成しても良い。例えば、本実施形態の凹凸検知部２の大きさは、Ｌ’を約０．４ｍｍ、Ｈ’を約１４ｍｍとしている。
【００１６】
凹凸検知部２を構成する集積回路は、図６に例示するように、例えば上部電極３２と、下部電極２８と、上部電極３２と下部電極２８との間に配置された焦電材料（または圧電材料）からなる活性層３０と、上部電極３２の上に形成されて紙葉類１２との接触部となる保護層３４と、下部電極２８が行列状に設置される半導体基板２０と、活性層３０によって発生した電荷を処理するため半導体基板２０の中に形成される回路２２とを備える。
【００１７】
回路２２は、例えばＣＣＤ（荷電移動によって作用する荷電結合素子）回路又はＣ−ＭＯＳ回路等であり、シリコンからなる集積回路の既知の又は新規の製造技術を用いて製造されるものである。また、回路２２は、例えばスピンコーティングによって形成された数マイクロメートルの厚さを有するポリイミド層であるプレーナリゼーション層２４で覆われている。このプレーナリゼーション層２４は、周期的にエッチングされており、個々の下部電極２８の各々が、開口２６を介して、半導体基板２０における対応した回路２２に接続されるように形成されている。活性層３０は、図６に例示するように、下部電極２８の行列上で連続して形成されても良い。複数の下部電極２８が行列配列されることによって、活性層３０が連続していても、感応要素の配列が構成されるからである。活性層３０の材料としては、既知の又は新規の焦電材料（または圧電材料）を用いることができ、例えば、ポリ塩化ビニリデンフッ化物（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデンフッ化物−トリフルオルエチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ）、ポリ塩化ビニリデンシアン化物−ビニル酢酸塩（ＰＶＤＣＮ−ＶＡｃ）、ポリ塩化ビニリデンシアン化物−ビニリデンフッ化物（ＰＶＤＣＮ−ＶＤＦ）等の利用が好適である。保護層３４は、例えば約１０マイクロメートルの厚さを有するポリイミド層であり、保護層３４上に及ぼされる温度パターン（または圧力パターン）を下位の層に正確に伝達するように形成される。
【００１８】
凹凸検知部２は、活性層３０上に及ぼされた温度パターン（または圧力パターン）のイメージを表す電気信号をＣＰＵ（中央演算処理装置）１５に伝送するべく、画像転送部１１に接続されている。画像転送部１１は、例えばＣＰＵ１５とセンサ（凹凸検知部２）を接続するための既知の又は新規の電子回路である。
【００１９】
画像記憶部３は、凹凸検知部２から画像転送部１１を介して送られる部分的な画像データを順次格納するためのものであり、例えばＣＰＵ１５が備えるＲＡＭ（Random Access Memory）である。一方、画像構築部４は、例えば画像構築のアルゴリズムを記述したプログラムをＣＰＵ１５が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）に予め格納しておき、当該プログラムをＣＰＵ１５が実行することで実現される。例えば本実施形態の画像構築部４では、次のような処理を行う。
【００２０】
図８に示すように、凹凸検知部２を紙葉類１２上の識別対象１３の端に接触させた状態で、凹凸検知部２と紙葉類１２とをＶ方向に相対移動させるとする。なお、図８では、説明の便宜上、凹凸検知部２が識別対象１３上を移動するように表している。ただし、静止した凹凸検知部２に対して紙葉類１２を移動させても良いのは勿論である。図８には、時間ｔ０、ｔ１、ｔ２、…、ｔｎにおける識別対象１３上の凹凸検知部２の位置が示されている。凹凸検知部２は、各時間ｔ０、ｔ１、ｔ２、…、ｔｎにおける識別対象１３の部分的な画像データＩ０、Ｉ１、Ｉ２、…、Ｉｎを出力する。ここで、例えば本実施形態では、凹凸検知部２と紙葉類１２との相対速度を、連続する画像データが部分的に重複するように設定する。例えば画像データＩ０は画像データＩ１と部分的に重複し、画像データＩ１は画像データＩ２と部分的に重複する等々のようになる。画像データＩ０、Ｉ１、Ｉ２、…、Ｉｎは、画像記憶部３に格納される。
【００２１】
一方、画像構築部４では、画像データＩ０と画像データＩ１が画像記憶部３に格納された時点で、画像データＩ０と画像データＩ１との合成画像データＩｒ１の作成処理を開始する。このため画像構築部４は、先ず、画像データＩ０と画像データＩ１との重複部分を推定する。例えば画像構築部４は、画像データＩ０と画像データＩ１とが重複する可能性のある全てのケースを連続的に試み、各試みに相関係数を割り当て、画像データＩ０と画像データＩ１とが重複する最適ケースを推定する。相関係数に関する既知の又は新規の数学的方法は画像構築部４の処理のために用いることができる。
【００２２】
図９は、二つの画像データＩ０，Ｉ１を重ね合わせる第１の試みを表している。図９におけるスーパーインポーズの位置をＰ１とする。画像構築部４は、例えばＰ１における共通領域Ｚ０の同一点に配置された各画像データＩ０，Ｉ１の感応要素のレベル（出力値）を比較する。比較の結果、実質的に同一レベルを有する感応要素の数が所定値よりも小さい場合は、画像構築部４は、スーパーインポーズの位置を図１０に示すＰ２に修正する。そして、画像構築部４は、Ｐ２における共通領域Ｚ１の同一点に配置された各画像データＩ０，Ｉ１の感応要素のレベル（出力値）を比較する。比較の結果、実質的に同一レベルを有する感応要素の数が所定値よりも小さい場合は、所定値よりも大きくなるまで、スーパーインポーズの位置をＰ３、…、Ｐｎと修正していく。やがて、図１１に示すように二つの画像データＩ０，Ｉ１の最適な合成画像データＩｒ１が得られる。最適な合成画像データＩｒ１は、画像記憶部３に格納される。
【００２３】
次いで、時間ｔ２における画像データＩ２が画像記憶部３に格納されると、画像構築部４は、上記と同様の処理により、図１２に示すように画像データＩ２を画像データＩｒ１に最適重複位置にて合成して合成画像データＩｒ２を作成する。以上の処理は、図１３に示すように識別対象１３全体の画像データＩｒｎが構築されるまで繰り返される。したがって、凹凸検知部２により読み取られた部分的な（スライス状の）画像データが画像構築部４により合成され、識別対象１３全体の画像データが得られることになる。二千円札の金額表示部分を識別対象１３として、実際に構築された画像データの一例を図２に示す。
【００２４】
なお、画像構築のアルゴリズムは、凹凸検知部２により読み取られた部分的な画像データから、識別対象１３全体の画像が得られるものであれば良く、上述の例に限定されるものではない。例えば、凹凸検知部２と紙葉類１２との相対速度が一定の場合には、該相対速度から連続する二つの画像データが重複する位置を予め予測するようにし、二つの画像データを重ね合わせる第１の試みの位置を、当該予測位置に設定するようにしても良い。これにより、不必要な計算を回避して、画像構築部４の処理速度を高めることができる。
【００２５】
本実施形態の特徴抽出部５では、以上のように構築された画像データに基いて、識別対象１３の凹凸パターンの特徴を数値として表現するようにしている。凹凸パターンを数値化することで、パターン比較部６おける比較処理を簡易且つ迅速に行える。凹凸パターンの特徴を数値化する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば射影がある。例えば図２に示すＸ軸の各ポジションにおけるＹ軸上の全画素データを加算する（画素データは例えば８ビットのデータであれば０から２５５までの値をとる）。すると、図３に示す曲線が得られる。この処理は、一般に射影と呼ばれる。特徴抽出部５は、例えば当該射影を実行するためのプログラムをＣＰＵ１５が備えるＲＯＭに予め格納しておき、当該プログラムをＣＰＵ１５が実行することで実現される。
【００２６】
本実施形態のパターン比較部６は、特徴抽出部５によって求められた凹凸パターンの射影と、予め求めておいた基準パターンとを比較する。基準パターンは、例えば比較対象となる正券の識別対象１３について予め求められた射影であり、ＣＰＵ１５が備えるＲＯＭに予め格納される。また、比較対象となる正券が複数種類ある場合は、各正券に対応した複数種類の基準パターンが用意される。パターン比較部６は、例えばＣＰＵ１５による比較演算処理によって実現される。ここで、比較における類似性の尺度として、例えば測定対象となっている紙葉類１２の凹凸パターンデータと正券の凹凸パターンデータとの間の正規化相関係数を用いても良い。凹凸パターンデータとは本実施形態では射影のことを指す。射影は一次元配列で表されるので、測定対象となっている紙葉類１２の射影の一次元配列をＡ（ａ_１，ａ_２，…，ａ_ｎ）とし、基準パターンの一次元配列をＢ（ｂ_１，ｂ_２，…，ｂ_ｎ）とすると、正規化相関係数ｒは数式１によって求められる。なお、ａ_０，ｂ_０はそれぞれ一次元配列Ａ，Ｂの要素の算術平均を表す。
【数１】

【００２７】
判定部７は、パターン比較部６における比較演算の結果、測定対象となっている紙葉類１２の凹凸パターンの射影がいずれかの基準パターンと一致または一定の許容範囲内である場合には、測定対象となっている紙葉類１２が当該基準パターンに対応する正券であると判定し、その他の場合には測定対象となっている紙葉類１２が偽券であると判定し、例えばその旨のメッセージ等を図示していない表示手段（ディスプレイなど）に表示したり、警告音を図示していないスピーカなどから出力させるようにしている。判定部７は、例えば上記処理を実行するためのプログラムをＣＰＵ１５が備えるＲＯＭに予め格納しておき、当該プログラムをＣＰＵ１５が実行することで実現される。
【００２８】
ここで、識別装置１には、凹凸検知部２を加熱するための加熱部８と、凹凸検知部２の温度を検知する温度検知部９と、温度検知部９の結果に基き予め設定された目標温度となるように加熱部８を調整する温度調節部１０とを更に備えることが好ましい。
【００２９】
目標温度は、例えば、基準パターンを測定した際の紙葉類１２および凹凸検知部２の温度や、凹凸検知部２が正常に機能するための温度等を考慮して設定され、その値はＣＰＵ１５が備えるＲＯＭに予め格納される。加熱部８は、例えば電流を流すことにより熱エネルギを発生させる既知の又は新規の発熱器を用いることができる。温度検知部９は、例えば温度変化を電気信号に変換する既知の又は新規の温度センサを用いることができる。温度調節部１０は、例えば、ＣＰＵ１５によって温度検知部９から送られる電気信号を参酌しながら加熱部８への電源をオン・オフして、設定された目標温度となるようにフィードバック制御を行うことで実現される。
【００３０】
凹凸検知部２や測定対象となる紙葉類１２を目標温度に設定することで、凹凸検知部２を最適な条件で動作させることができ、また基準パターンを測定した時と同じ温度条件で紙葉類１２を識別することができる。これにより、識別装置１の精度を一層高めることができる。
【００３１】
以上のように構成される本発明の紙葉類１２の識別装置１によれば、識別対象１３の印刷インク等による凹凸パターンを２次元の画像として検出し、さらに画像処理技術によって識別対象１３における凹凸パターンの特徴を精度よく抽出し、その結果、紙葉類１２の真偽判定または券種特定の信頼性向上に寄与できる。
【００３２】
ここで、カラーコピー機またはカラープリンタでは、紙葉類１２表面における印刷インクの凹凸の情報までは忠実に模倣することができない。したがって、測定対象となる紙葉類１２が仮にカラーコピー機またはカラープリンタで複製された偽造券であれば、当該偽造券の凹凸イメージから計算される射影は、正券から得られる射影（例えば図３）とは明らかに異なり、理論的に直線（Ｙ＝一定）となる。本発明の紙葉類１２の識別装置１によれば、この違いを確実に検出でき、カラーコピー機やカラープリンタで複製した偽造紙葉類１２を確実に排除できる。
【００３３】
また、本発明によれば、光学系を必要としないため、装置機構が単純化でき、しかも煩雑な調整も不要である。したがって、識別装置１の小型化・簡易化が可能であり、コストダウンが可能である。
【００３４】
次に、本発明の紙葉類の識別装置の第二の実施形態を図４に示す。この紙葉類の識別装置１６は、上述した第一の実施形態において説明した凹凸検知部２と、同じく第一の実施形態において説明した画像記憶部３と、同じく第一の実施形態において説明した画像構築部４と特徴抽出部５とパターン比較部６と判定部７からなるデータ処理部１７と、判定部７の結果を表示する表示部１８とを備え、携帯可能なケース体１９に収納されてなるものである。なお、特に図示しないが、加熱部８、温度検知部９、温度調節部１０を更に備えるようにしても良い。
【００３５】
ケース体１９は、使用者が携帯可能な大きさに形成される。凹凸検知部２は、先に説明したように紙葉類１２表面上の識別対象１３よりも小さく構成することが可能であり、また画像記憶部３やデータ処理部１７は集積化することが可能であり、携帯可能な大きさのケース体１９に収納することが可能である。また、表示部１８は、例えば小型液晶ディスプレイを用いて、測定対象の紙葉類１２が正券または偽券のいずれかであるかを簡単に表示する簡易なものであっても良い。
【００３６】
この紙葉類１２の識別装置１６は、例えば次のように動作する。使用者はまず、測定したい紙葉類１２の表面に凹凸検知部２を接触させ、接触させたまま水平方向（読取方向）に摺動させる。このとき、凹凸検知部２は紙葉類１２表面の凹凸状態を検出し、凹凸の高低に応じたスライス状の画像データを順次出力する。当該順次出力された画像データは、画像記憶部３に格納され、画像構築部４により識別対象１３全体の画像データが構築される。そして、当該構築された画像データに基き識別対象１３の凹凸パターンが特徴抽出部５により抽出され、当該抽出した凹凸パターンと予め求めておいた基準パターンとがパターン比較部６により比較される。当該パターン比較部６の結果に基き紙葉類１２の真偽が判定部７により判定され、最後に判定の結果が表示部１８に表示される。この第二実施形態の場合は、安価且つ小型に識別装置１６を構成することができる。そして、識別装置１６は携帯可能であるので、識別装置１６の使用者は、場所を取らず簡便に紙葉類１２の真偽または紙葉類の種別を調べることができる。
【００３７】
次に、本発明の紙葉類の識別装置の第三の実施形態を図５に示す。この紙葉類の識別装置３５は、第一の実施形態において説明した凹凸検知部２と、同じく第一の実施形態において説明した画像記憶部３と、同じく第一の実施形態において説明した画像構築部４と特徴抽出部５とパターン比較部６と判定部７からなるデータ処理部１７と、紙葉類１２の繰出し機構３６と、紙葉類１２が搬送される搬送路３７と、判定部７の判定に基いて紙葉類１２を分岐させる機構３８と、分別された紙葉類１２を蓄積する機構３９とを備えるようにしている。なお、特に図示しないが、加熱部８、温度検知部９、温度調節部１０とを更に備えるようにしても良い。
【００３８】
この紙葉類１２の識別装置１は、例えば次のように動作する。繰出し機構３６から繰り出された紙葉類１２は搬送路３７上を例えばベルトで搬送され、凹凸検知部２を通過する。このとき、凹凸検知部２は紙葉類１２表面の凹凸状態を検出し、凹凸の高低に応じたスライス状の画像データを順次出力する。当該順次出力された画像データは、画像記憶部３に格納され、画像構築部４により識別対象１３全体の画像データが構築される。そして、当該構築された画像データに基き識別対象１３の凹凸パターンが特徴抽出部５により抽出され、当該抽出した凹凸パターンと予め求めておいた基準パターンとがパターン比較部６により比較される。当該パターン比較部６の結果に基き紙葉類１２の種別が判定部７により判定される。そして、判定部７の判定結果に応じて紙葉類分岐機構３８により紙葉類１２の分岐が制御される。この第三実施形態の場合は、紙葉類１２を確実に分別できる識別装置１を安価に構成することができる。
【００３９】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、微小であっても表面の全部または一部に印刷等に起因する凹凸がある紙葉類全般に、本発明は適用可能である。例えば、小切手、トラベラーズチェックなどの金券の識別装置、免許証、パスポートなどのＩＤカードの識別装置、公文書、重要書類などの真贋判定装置など広く応用が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の紙葉類の識別装置では、光学式装置またはカラーコピー機或いはカラープリンタでは忠実に模倣することができない紙葉類表面上の印刷インク等による凹凸パターンを検出し、これに基き紙葉類の真偽または種別を判定するので、カラーコピー機やカラープリンタで複製した偽造紙葉類を確実に排除できる。しかも、本発明では、光学系を必要としないため、装置機構が単純化でき、煩雑な調整も不要である。さらに、本発明では画像構築部を備えているので、凹凸検知部は識別対象を区分けして検知することができ、識別対象よりも小さい凹凸検知部を採用できる。したがって、識別装置の小型化・簡易化が可能であり、コストダウンが可能である。
【００４１】
さらに、請求項２記載の紙葉類の識別装置によれば、凹凸検知部を加熱するための加熱部と、凹凸検知部の温度を検知する温度検知部と、温度検知部の結果に基き予め設定された目標温度となるように加熱部を調整する温度調節部とを更に備えるようにしているので、凹凸検知部を最適な条件で動作させることができ、また基準パターンを測定した時と同じ温度条件で紙葉類を識別することもできる。これにより、識別装置の精度を一層高めることができる。
【００４２】
また、請求項３記載の紙葉類の識別装置によれば、判定部の結果を表示する表示部を備え、携帯可能なケース体に収納されるものとしているので、場所を取らず簡便に紙葉類の真偽または紙葉類の種別を調べることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙葉類の識別装置の実施の一形態を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の紙葉類の識別装置により構築された識別対象全体の画像データの一例を示すイメージ図である。
【図３】図２の射影（Ｘ軸の各ポジションにおいてＹ軸上の全データを加算したもの）を表すグラフである。
【図４】本発明の紙葉類の識別装置の他の実施の一形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の紙葉類の識別装置の更に他の実施の一形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の紙葉類の識別装置に用いる凹凸検知部の一例を示す概略断面図である。
【図７】凹凸検知部の識別対象に対する大きさを説明するための模式図である。
【図８】測定時における凹凸検知部と識別対象との相対位置を説明するための模式図である。
【図９】連続する画像データの重複部分を推定する処理の過程を説明するための模式図であり、初期状態を示す。
【図１０】連続する画像データの重複部分を推定する処理の過程を説明するための模式図であり、中間状態を示す。
【図１１】連続する画像データの重複部分を推定する処理の過程を説明するための模式図であり、最終状態を示す。
【図１２】部分的な画像データを合成して識別対象全体の画像データを構築する過程を示す模式図である。
【図１３】部分的な画像データを合成して構築された識別対象全体の画像データを示す模式図である。
【符号の説明】
１紙葉類の識別装置
２凹凸検知部
３画像記憶部
４画像構築部
５特徴抽出部
６パターン比較部
７判定部
８加熱部
９温度検知部
１０温度調節部
１８表示部
１９ケース体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a paper sheet identification apparatus. More specifically, the present invention relates to a paper sheet identification device that detects features on the surface of a paper sheet and determines the authenticity of the paper sheet or the type of the paper sheet based on the result.
[0002]
[Prior art]
As a countermeasure against counterfeiting of paper sheets, there is an apparatus for identifying a paper sheet by detecting a pattern of the paper sheet, magnetic ink, a security thread, and the like. Conventional paper sheet identification devices adopt an optical method that detects the intensity distribution of light reflection or transmission of printing, a magnetic method that detects the concentration distribution of printing magnetic ink, or a combined optical / magnetic method. It is general (refer to JP-A-10-302111, JP-A-3-209594, etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional paper sheet identification device has the following problems.
[0004]
With optical detection methods that read printed patterns and color patterns on paper sheets, counterfeit tickets created using replication technology such as color copiers and color printers that have become more sophisticated in recent years may be accepted as genuine tickets. is there. In addition, since it is necessary to form an optical system including a light projecting mechanism and a light receiving mechanism, there are disadvantages that the adjustment of the optical system is complicated, mechanically bulky, the mechanism is complicated, and the cost of manufacturing and operating the apparatus is high. . On the other hand, the magnetic detection method has a drawback that the number of detection channels needs to be increased in order to improve accuracy, and the structure of the head becomes complicated.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive paper sheet identification apparatus that can eliminate counterfeit paper sheets copied by a color copier or a color printer.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the paper sheet identification device according to claim 1 is smaller than the identification object on the surface of the paper sheet. Causes a charge change corresponding to the unevenness of the identification target The temperature distribution of the air layer between the object to be identified and the heat sensitive element due to the height / depth of the unevenness of the object to be identified, which is composed of an array of heat sensitive elements Due to the charge change of the thermal element An unevenness detection unit that detects and converts into electrical signals and outputs partial image data to be identified, an image storage unit that stores partial image data, and partial image data stored in the image storage unit An image construction unit that combines and constructs image data of the entire identification target, a feature extraction unit that extracts the uneven pattern of the identification target based on the constructed image data, the extracted uneven pattern, and a predetermined criterion A pattern comparison unit that compares the pattern and a determination unit that determines the authenticity of the paper sheet or the type of the paper sheet based on the result of the pattern comparison unit are provided.
[0007]
Therefore, the unevenness pattern by the printing ink or the like to be identified is detected as a two-dimensional image by the unevenness detection unit, and the features of the uneven pattern in the identification target are extracted by image processing by the image construction unit and the feature extraction unit. Here, a color copier or a color printer cannot faithfully imitate the information on the unevenness of the printing ink on the paper sheet surface. Therefore, if the paper sheet to be measured is a counterfeit ticket duplicated by a color copier or a color printer, the uneven image of the counterfeit ticket is clearly different from that of the genuine ticket. This difference can be reliably detected by the pattern comparison unit, and forged paper sheets duplicated by a color copier or a color printer can be reliably excluded. In addition, since the present invention does not require an optical system, the device mechanism can be simplified and no complicated adjustment is required. Furthermore, since the image construction unit is provided in the present invention, the unevenness detection unit can classify and detect the identification target, and can employ an unevenness detection unit that is smaller than the identification target on the surface of the paper sheet. Therefore, the identification device can be reduced in size and simplified, and the cost can be reduced.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the paper sheet identification apparatus according to the first aspect, a heating unit for heating the unevenness detecting unit, a temperature detecting unit for detecting the temperature of the unevenness detecting unit, and a temperature detection And a temperature adjusting unit that adjusts the heating unit so that the target temperature is set in advance based on the result of the unit. In this case, the unevenness detection unit can be operated under optimum conditions, and paper sheets can be identified under the same temperature conditions as when the reference pattern was measured. Thereby, the accuracy of the identification device can be further increased.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the paper sheet identification device according to the first or second aspect, the display device displays a result of the determination unit and is stored in a portable case body. . In the present invention, since an optical system is not required, the device mechanism can be simplified, and a small unevenness detection unit can be adopted for the identification target on the surface of the paper sheet, so that the paper sheet identification device can be made portable. Can be configured. In this case, the authenticity of the paper sheet or the type of the paper sheet can be easily checked without taking up space.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
[0011]
1 to 13 show an embodiment of a paper sheet identification device of the present invention. This paper sheet identification device 1 is composed of an array of thermal elements so as to be smaller than the identification object 13 on the surface of the paper sheet 12, and detects the height / depth of the unevenness of the identification object 13 to detect electricity. The unevenness detection unit 2 that converts the signal into a signal and outputs partial image data of the identification target 13, the image storage unit 3 that stores the partial image data, and the partial image data stored in the image storage unit 3 An image construction unit 4 that composes image data of the entire identification target 13 by combining, a feature extraction unit 5 that extracts the concave / convex pattern of the identification target 13 based on the constructed image data, and the extracted concave / convex pattern. A pattern comparison unit 6 that compares the reference pattern and a determination unit 7 that determines the authenticity of the paper sheet 12 or the type of the paper sheet 12 based on the result of the pattern comparison unit 6 are provided. .
[0012]
Here, the identification target 13 on the surface of the paper sheet 12 is all or part of the surface of the paper sheet 12 to be detected by the unevenness detection unit 2. The identification target 13 is preferably a part of the paper sheet 12 that is sufficiently smaller than the entire paper sheet 12 from the viewpoint of downsizing the unevenness detecting unit 2 and shortening the processing time required for identification. In order to discriminate the type and authenticity of the class 12 well, it is preferably a characteristic part. If the identification object 13 is illustrated, for example, if it is a banknote, an amount display part etc. correspond.
[0013]
The surface of the paper sheet 12 has slight irregularities (that is, undulations and depressions) due to printing. The unevenness detection unit 2 detects the unevenness. The unevenness detection unit 2 is configured as an integrated circuit having an array of sensitive elements that cause a charge change corresponding to the unevenness. As the sensitive element, for example, a pyroelectric (thermal) element, a piezoelectric element, or a combination thereof is used. The unevenness detection unit 2 of the present embodiment is assumed to have an array of thermal elements. The air layer between the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 to be measured has a temperature distribution due to the height / depth of the unevenness on the surface of the paper sheet 12. The unevenness detector 2 detects the temperature distribution and generates a corresponding electrical signal. This electric signal corresponds to the unevenness due to printing of the paper sheet 12 facing the unevenness detecting unit 2, and thus becomes image data of the paper sheet 12 facing the unevenness detecting unit 2. Note that, instead of or in addition to the thermal element, a piezoelectric element may be used to convert a pressure pattern corresponding to the unevenness on the surface of the paper sheet 12 into an electrical signal to obtain image data.
[0014]
Here, it is preferable that the unevenness detection unit 2 is made as small as possible in order to reduce the manufacturing cost and to reduce the size of the entire identification device 1. In the present invention, since the image constructing unit 4 is provided, the unevenness detecting unit 2 does not need to detect the entire area of the identification target 13 at a time, and can move and classify the identification target 13 for detection. That is, the unevenness detection unit 2 can be configured smaller than the identification target 13 on the surface of the paper sheet 12.
[0015]
An example of the size of the unevenness detection unit 2 will be described with reference to FIG. It is assumed that the maximum length in the longitudinal direction of the region of the identification target 13 is L and the maximum length in the direction orthogonal to the longitudinal direction is H. The relative movement direction V between the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 is parallel to the longitudinal direction of the identification target 13. In FIG. 7, for convenience of explanation, the unevenness detection unit 2 is illustrated as moving on the paper sheet 12. It is preferable that the length H ′ of the unevenness detection unit 2 in a direction orthogonal to the V direction is slightly larger than H. In this case, it is possible to obtain image data of the entire identification target 13 only by relatively moving the unevenness detecting unit 2 and the paper sheet 12 in one direction (V direction). On the other hand, the length L ′ in the V direction of the unevenness detector 2 is much smaller than L. This is because the image constructing unit 4 may construct the image data of the entire identification target 13 by joining the pieces of image data. Here, the length L ′ is preferably set so that, for example, there are overlapping portions in two consecutive image data in order to improve the reliability of image construction. For example, it is preferable that overlapping portions of about 5 or 6 rows exist when a set of sensitive elements in the L ′ direction in the unevenness detection unit 2 is a column and a set of sensitive elements in the H ′ direction is a row. In determining specific L ′, for example, the size of the sensitive element of the unevenness detection unit 2, the relative speed of the paper sheet 12 with respect to the unevenness detection unit 2, the number of image data per second that can be transmitted by the unevenness detection unit 2, The optimum value can be selected in consideration of the processing speed of the image construction (the efficiency of the image construction algorithm, the processing speed of the arithmetic device, etc.). However, when the relative speed between the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 is constant, or when the image construction algorithm is compatible, there is no need to overlap two consecutive image data. In some cases, the unevenness detection unit 2 may be configured by a single line of sensitive elements. For example, the size of the unevenness detection unit 2 of the present embodiment is set such that L ′ is about 0.4 mm and H ′ is about 14 mm.
[0016]
As illustrated in FIG. 6, the integrated circuit constituting the unevenness detector 2 includes, for example, an upper electrode 32, a lower electrode 28, and a pyroelectric material (or piezoelectric material) disposed between the upper electrode 32 and the lower electrode 28. An active layer 30 made of a material), a protective layer 34 formed on the upper electrode 32 and serving as a contact portion with the paper sheet 12, a semiconductor substrate 20 on which the lower electrodes 28 are arranged in a matrix, an active layer And a circuit 22 formed in the semiconductor substrate 20 for processing charges generated by the semiconductor substrate 20.
[0017]
The circuit 22 is, for example, a CCD (charge coupled device acting by charge transfer) circuit or a C-MOS circuit, and is manufactured by using a known or new manufacturing technique for an integrated circuit made of silicon. The circuit 22 is covered with a planarization layer 24, which is a polyimide layer having a thickness of several micrometers formed by, for example, spin coating. The planarization layer 24 is periodically etched so that each individual lower electrode 28 is connected to the corresponding circuit 22 in the semiconductor substrate 20 through the opening 26. The active layer 30 may be continuously formed on the matrix of the lower electrodes 28 as illustrated in FIG. This is because by arranging the plurality of lower electrodes 28 in a matrix arrangement, even if the active layer 30 is continuous, an arrangement of sensitive elements is formed. As the material of the active layer 30, a known or novel pyroelectric material (or piezoelectric material) can be used. For example, polyvinylidene chloride fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride fluoride-trifluoroethylene (PVDF- TrFE), polyvinylidene chloride cyanide-vinyl acetate (PVDCN-VAc), polyvinylidene chloride cyanide-vinylidene fluoride (PVDCN-VDF) and the like are suitable. The protective layer 34 is, for example, a polyimide layer having a thickness of about 10 micrometers, and is formed so as to accurately transmit a temperature pattern (or pressure pattern) exerted on the protective layer 34 to a lower layer.
[0018]
The unevenness detection unit 2 is connected to the image transfer unit 11 in order to transmit an electric signal representing an image of a temperature pattern (or pressure pattern) exerted on the active layer 30 to a CPU (Central Processing Unit) 15. . The image transfer unit 11 is a known or new electronic circuit for connecting the CPU 15 and a sensor (unevenness detection unit 2), for example.
[0019]
The image storage unit 3 is for sequentially storing partial image data sent from the unevenness detection unit 2 via the image transfer unit 11, and is, for example, a RAM (Random Access Memory) provided in the CPU 15. On the other hand, the image construction unit 4 is realized, for example, by previously storing a program describing an algorithm for image construction in a ROM (Read Only Memory) provided in the CPU 15 and executing the program by the CPU 15. For example, the image construction unit 4 of the present embodiment performs the following processing.
[0020]
As shown in FIG. 8, it is assumed that the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 are relatively moved in the V direction in a state where the unevenness detection unit 2 is in contact with the end of the identification target 13 on the paper sheet 12. In FIG. 8, for convenience of explanation, the unevenness detection unit 2 is illustrated as moving on the identification target 13. However, of course, the paper sheet 12 may be moved with respect to the stationary unevenness detecting unit 2. FIG. 8 shows the position of the unevenness detector 2 on the identification target 13 at times t0, t1, t2,..., Tn. The unevenness detection unit 2 outputs partial image data I0, I1, I2, ..., In of the identification target 13 at each time t0, t1, t2, ..., tn. Here, for example, in the present embodiment, the relative speed between the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 is set so that continuous image data partially overlaps. For example, the image data I0 partially overlaps with the image data I1, the image data I1 partially overlaps with the image data I2, and so on. The image data I0, I1, I2,..., In are stored in the image storage unit 3.
[0021]
On the other hand, at the time when the image data I0 and the image data I1 are stored in the image storage unit 3, the image construction unit 4 starts a process for creating the composite image data Ir1 of the image data I0 and the image data I1. For this reason, the image construction unit 4 first estimates an overlapping portion between the image data I0 and the image data I1. For example, the image construction unit 4 continuously tries all cases in which the image data I0 and the image data I1 may overlap, assigns a correlation coefficient to each attempt, and the image data I0 and the image data I1 overlap. Estimate the optimal case. Known or novel mathematical methods for the correlation coefficient can be used for the processing of the image construction unit 4.
[0022]
FIG. 9 shows a first attempt to superimpose two image data I0 and I1. The superimpose position in FIG. 9 is P1. For example, the image construction unit 4 compares the levels (output values) of the sensitive elements of the image data I0 and I1 arranged at the same point in the common area Z0 in P1. As a result of the comparison, when the number of sensitive elements having substantially the same level is smaller than a predetermined value, the image construction unit 4 corrects the position of the superimpose to P2 shown in FIG. Then, the image construction unit 4 compares the levels (output values) of the sensitive elements of the image data I0 and I1 arranged at the same point in the common area Z1 in P2. As a result of the comparison, when the number of sensitive elements having substantially the same level is smaller than a predetermined value, the position of the superimpose is corrected to P3,..., Pn until it becomes larger than the predetermined value. Eventually, optimum combined image data Ir1 of the two image data I0 and I1 is obtained as shown in FIG. The optimum composite image data Ir1 is stored in the image storage unit 3.
[0023]
Next, when the image data I2 at time t2 is stored in the image storage unit 3, the image construction unit 4 makes the image data I2 the optimum overlap position with the image data Ir1 as shown in FIG. To generate composite image data Ir2. The above processing is repeated until the image data Irn of the entire identification target 13 is constructed as shown in FIG. Therefore, the partial (slice-like) image data read by the unevenness detection unit 2 is synthesized by the image construction unit 4, and image data of the entire identification target 13 is obtained. FIG. 2 shows an example of the image data actually constructed with the amount display portion of the 2000 yen bill as the identification target 13.
[0024]
Note that the image construction algorithm is not limited to the above example as long as an image of the entire identification target 13 can be obtained from the partial image data read by the unevenness detection unit 2. For example, when the relative speed between the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 is constant, a position where two consecutive image data overlap from the relative speed is predicted in advance, and the two image data are superimposed. The position of the first attempt may be set to the predicted position. Thereby, unnecessary calculation can be avoided and the processing speed of the image construction unit 4 can be increased.
[0025]
In the feature extraction unit 5 of the present embodiment, the features of the uneven pattern of the identification target 13 are expressed as numerical values based on the image data constructed as described above. By digitizing the concavo-convex pattern, the comparison process in the pattern comparison unit 6 can be performed easily and quickly. A method for digitizing the features of the concavo-convex pattern is not particularly limited. For example, there is projection. For example, all the pixel data on the Y axis at each position of the X axis shown in FIG. 2 are added (pixel data takes a value from 0 to 255 if it is 8-bit data, for example). Then, the curve shown in FIG. 3 is obtained. This process is generally called projection. The feature extraction unit 5 is realized, for example, by storing a program for executing the projection in a ROM included in the CPU 15 in advance and executing the program by the CPU 15.
[0026]
The pattern comparison unit 6 of this embodiment compares the projection of the concavo-convex pattern obtained by the feature extraction unit 5 with the reference pattern obtained in advance. The reference pattern is, for example, a projection obtained in advance for the identification target 13 of a genuine note to be compared, and is stored in advance in a ROM provided in the CPU 15. In addition, when there are a plurality of types of correct bills to be compared, a plurality of types of reference patterns corresponding to each correct ticket are prepared. The pattern comparison unit 6 is realized, for example, by comparison calculation processing by the CPU 15. Here, as a measure of similarity in comparison, for example, a normalized correlation coefficient between the uneven pattern data of the paper sheet 12 to be measured and the uneven pattern data of the genuine note may be used. In this embodiment, the uneven pattern data refers to projection. Since the projection is represented by a one-dimensional array, the projection one-dimensional array of the paper sheet 12 to be measured is represented by A (a ₁ , A ₂ , ..., a _n ) And a one-dimensional array of reference patterns B (b ₁ , B ₂ , ..., b _n ), The normalized correlation coefficient r is obtained by Equation 1. A ₀ , B ₀ Represents the arithmetic mean of the elements of the one-dimensional arrays A and B, respectively.
[Expression 1]

[0027]
When the projection of the concavo-convex pattern of the paper sheet 12 to be measured is coincident with any one of the reference patterns or within a certain allowable range as a result of the comparison calculation in the pattern comparison unit 6, It is determined that the paper sheet 12 to be measured is a genuine note corresponding to the reference pattern, and in other cases, it is determined that the paper sheet 12 to be measured is a fake ticket. A message to that effect or the like is displayed on a display means (display or the like) not shown, or a warning sound is output from a speaker or the like not shown. The determination unit 7 is realized, for example, by storing a program for executing the above process in a ROM provided in the CPU 15 in advance and executing the program by the CPU 15.
[0028]
Here, in the identification device 1, a heating unit 8 for heating the unevenness detection unit 2, a temperature detection unit 9 for detecting the temperature of the unevenness detection unit 2, and a temperature detection unit 9 are set in advance. It is preferable to further include a temperature adjusting unit 10 that adjusts the heating unit 8 so as to reach the target temperature.
[0029]
The target temperature is set in consideration of, for example, the temperature of the paper sheet 12 and the unevenness detection unit 2 when the reference pattern is measured, the temperature at which the unevenness detection unit 2 functions normally, and the value is the CPU 15. Is stored in advance in a ROM. The heating unit 8 may be a known or new heat generator that generates thermal energy by passing an electric current, for example. As the temperature detection unit 9, for example, a known or new temperature sensor that converts a temperature change into an electric signal can be used. For example, the temperature adjustment unit 10 performs feedback control so as to achieve a set target temperature by turning on / off the power supply to the heating unit 8 in consideration of an electric signal sent from the temperature detection unit 9 by the CPU 15. It is realized with.
[0030]
By setting the unevenness detection unit 2 and the paper sheet 12 to be measured to the target temperature, the unevenness detection unit 2 can be operated under optimum conditions, and the paper is used under the same temperature conditions as when the reference pattern was measured. Leaves 12 can be identified. Thereby, the accuracy of the identification device 1 can be further increased.
[0031]
According to the identification device 1 of the paper sheet 12 of the present invention configured as described above, the concave / convex pattern of the identification target 13 by the printing ink or the like is detected as a two-dimensional image, and further, the identification target 13 in the identification target 13 is detected by image processing technology. The feature of the uneven pattern can be extracted with high accuracy, and as a result, it can contribute to the authenticity determination of the paper sheet 12 or the improvement of the reliability of the ticket type specification.
[0032]
Here, the color copier or color printer cannot faithfully imitate the information on the unevenness of the printing ink on the surface of the paper sheet 12. Therefore, if the paper sheet 12 to be measured is a counterfeit ticket duplicated by a color copier or a color printer, the projection calculated from the uneven image of the counterfeit ticket is a projection obtained from the correct ticket (for example, FIG. It is clearly different from 3) and theoretically becomes a straight line (Y = constant). According to the identification apparatus 1 for the paper sheet 12 of the present invention, this difference can be reliably detected, and the counterfeit paper sheet 12 copied by a color copier or a color printer can be reliably excluded.
[0033]
Further, according to the present invention, since an optical system is not required, the apparatus mechanism can be simplified, and complicated adjustment is not necessary. Therefore, the identification device 1 can be reduced in size and simplified, and the cost can be reduced.
[0034]
Next, a second embodiment of the paper sheet identification apparatus of the present invention is shown in FIG. The paper sheet identification device 16 includes the unevenness detection unit 2 described in the first embodiment, the image storage unit 3 described in the first embodiment, and the same in the first embodiment. A data processing unit 17 including an image construction unit 4, a feature extraction unit 5, a pattern comparison unit 6, and a determination unit 7, and a display unit 18 for displaying the result of the determination unit 7, and is housed in a portable case body 19. It will be. Although not particularly illustrated, the heating unit 8, the temperature detection unit 9, and the temperature adjustment unit 10 may be further provided.
[0035]
The case body 19 is formed in a size that can be carried by the user. As described above, the unevenness detection unit 2 can be configured smaller than the identification target 13 on the surface of the paper sheet 12, and the image storage unit 3 and the data processing unit 17 can be integrated. It can be stored in a case body 19 having a portable size. In addition, the display unit 18 may be a simple one that simply displays whether the measurement target paper sheet 12 is a genuine ticket or a counterfeit using, for example, a small liquid crystal display.
[0036]
The identification device 16 for the paper sheet 12 operates as follows, for example. First, the user brings the unevenness detection unit 2 into contact with the surface of the paper sheet 12 to be measured, and slides it in the horizontal direction (reading direction) while keeping the contact. At this time, the concavo-convex detection unit 2 detects the concavo-convex state on the surface of the paper sheet 12, and sequentially outputs sliced image data corresponding to the level of the concavo-convex. The sequentially output image data is stored in the image storage unit 3, and the image data of the entire identification target 13 is constructed by the image construction unit 4. Then, the uneven pattern of the identification target 13 is extracted by the feature extraction unit 5 based on the constructed image data, and the extracted uneven pattern and the reference pattern obtained in advance are compared by the pattern comparison unit 6. Based on the result of the pattern comparison unit 6, the authenticity of the paper sheet 12 is determined by the determination unit 7, and finally the determination result is displayed on the display unit 18. In the case of the second embodiment, the identification device 16 can be configured inexpensively and in a small size. Since the identification device 16 is portable, the user of the identification device 16 can easily check the authenticity of the paper sheet 12 or the type of the paper sheet without taking a place.
[0037]
Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the paper sheet identification apparatus of the present invention. The paper sheet identification device 35 includes the unevenness detection unit 2 described in the first embodiment, the image storage unit 3 described in the first embodiment, and the image construction described in the first embodiment. A data processing unit 17 including a unit 4, a feature extraction unit 5, a pattern comparison unit 6, and a determination unit 7, a feeding mechanism 36 for the paper sheet 12, a conveyance path 37 through which the paper sheet 12 is conveyed, and a determination unit 7. Based on this determination, a mechanism 38 for branching the paper sheets 12 and a mechanism 39 for accumulating the sorted paper sheets 12 are provided. Although not particularly illustrated, the heating unit 8, the temperature detection unit 9, and the temperature adjustment unit 10 may be further provided.
[0038]
The identification device 1 for the paper sheet 12 operates as follows, for example. The paper sheet 12 fed out from the feeding mechanism 36 is conveyed on the conveyance path 37 by, for example, a belt, and passes through the unevenness detection unit 2. At this time, the concavo-convex detection unit 2 detects the concavo-convex state on the surface of the paper sheet 12, and sequentially outputs sliced image data corresponding to the level of the concavo-convex. The sequentially output image data is stored in the image storage unit 3, and the image data of the entire identification target 13 is constructed by the image construction unit 4. Then, the uneven pattern of the identification target 13 is extracted by the feature extraction unit 5 based on the constructed image data, and the extracted uneven pattern and the reference pattern obtained in advance are compared by the pattern comparison unit 6. Based on the result of the pattern comparison unit 6, the type of the paper sheet 12 is determined by the determination unit 7. The branching of the paper sheet 12 is controlled by the paper sheet branching mechanism 38 according to the determination result of the determination unit 7. In the case of the third embodiment, the identification device 1 that can reliably sort the paper sheets 12 can be configured at low cost.
[0039]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the present invention is applicable to all paper sheets that are uneven but have unevenness due to printing or the like on the entire surface or a part of the surface. For example, it can be widely applied to identification devices for cash vouchers such as checks and traveler's checks, identification devices for identification cards such as licenses and passports, and authenticity determination devices for official documents and important documents.
[0040]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the paper sheet identification apparatus according to claim 1 is based on printing ink or the like on the paper sheet surface that cannot be faithfully imitated by an optical device, a color copier, or a color printer. Since the concave / convex pattern is detected and the authenticity or type of the paper sheet is determined based on the uneven pattern, the counterfeit paper sheet duplicated by the color copier or the color printer can be surely excluded. In addition, since the present invention does not require an optical system, the device mechanism can be simplified and no complicated adjustment is required. Furthermore, since the image construction unit is provided in the present invention, the unevenness detection unit can classify and detect the identification target, and an unevenness detection unit smaller than the identification target can be employed. Therefore, the identification device can be reduced in size and simplified, and the cost can be reduced.
[0041]
Furthermore, according to the paper sheet identification device of claim 2, based on the results of the heating unit for heating the unevenness detecting unit, the temperature detecting unit for detecting the temperature of the unevenness detecting unit, and the temperature detecting unit in advance. Since it further includes a temperature adjustment unit that adjusts the heating unit so that the set target temperature is reached, the unevenness detection unit can be operated under optimum conditions, and is the same as when the reference pattern is measured Paper sheets can also be identified by temperature conditions. Thereby, the accuracy of the identification device can be further increased.
[0042]
In addition, according to the paper sheet identification device according to claim 3, since the display unit displaying the result of the determination unit is provided and stored in the portable case body, the paper can be easily stored without taking up space. The authenticity of the leaf or the type of the paper can be checked.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a paper sheet identification apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an image diagram showing an example of image data of the entire identification target constructed by the paper sheet identification apparatus of the present invention.
3 is a graph showing the projection of FIG. 2 (a sum of all data on the Y axis at each position on the X axis). FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the paper sheet identifying apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the paper sheet identifying apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an unevenness detection unit used in the paper sheet identification device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a size of an unevenness detection unit with respect to an identification target.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a relative position between an unevenness detecting unit and an identification target at the time of measurement.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a process of estimating an overlapping portion of continuous image data, and shows an initial state.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a process of estimating an overlapping portion of continuous image data, and shows an intermediate state.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a process of estimating an overlapping portion of continuous image data, and shows a final state.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a process of constructing image data of the entire identification target by combining partial image data.
FIG. 13 is a schematic diagram showing image data of the entire identification target constructed by combining partial image data.
[Explanation of symbols]
1 Paper identification device
2 Concavity and convexity detector
3 Image storage
4 Image construction department
5 Feature extraction unit
6 Pattern comparison part
7 Judgment part
8 Heating part
9 Temperature detector
10 Temperature control unit
18 Display section
19 Case body

Claims

The identification caused by the height / depth of the unevenness of the identification target, which is composed of an array of thermal elements that cause a charge change corresponding to the unevenness of the identification target so as to be smaller than the identification target on the surface of the paper sheet An unevenness detecting unit that detects a temperature distribution of an air layer between a target and the thermal element by a change in charge of the thermal element , converts the temperature distribution into an electrical signal, and outputs partial image data of the identification target; and the partial An image storage unit for storing image data, an image construction unit for constructing image data of the entire identification target by combining partial image data stored in the image storage unit, and the constructed image data A feature extraction unit for extracting the concavo-convex pattern to be identified, a pattern comparison unit for comparing the extracted concavo-convex pattern with a reference pattern obtained in advance, and a paper sheet based on the result of the pattern comparison unit Identification device of the paper sheet, characterized in that it comprises a determining unit a type of authenticity or sheet of.

The heating unit for heating the unevenness detecting unit, the temperature detecting unit for detecting the temperature of the unevenness detecting unit, and adjusting the heating unit so as to have a preset target temperature based on the result of the temperature detecting unit The paper sheet identification device according to claim 1, further comprising a temperature adjusting unit that performs the operation.

The paper sheet identification device according to claim 1, further comprising a display unit that displays a result of the determination unit, and housed in a portable case body.