JP4382564B2 - 紙葉類識別装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙葉類識別装置および方法に関し、特に、紙葉類識別装置に挿入された紙葉類の種類および真偽が識別可能な紙葉類の特徴画像を読み取る際に、紙葉類の汚れや傷等による透かし領域等の特徴画像の濃度ばらつきに左右されることなく、読み取った紙葉類の特徴画像の濃度が一定となるような紙葉類識別装置および方法に関する。

一般に、紙幣、小切手または商品券等の紙葉類の種類および真偽を識別する紙葉類識別装置においては、装置に挿入された紙葉類を磁気センサ若しくは光センサ等を用いて装置に投入された紙葉類の特徴を磁気的または光学的に検出し、検出した紙葉類の特徴と真券の特徴とを照合することにより紙葉の種類および真偽を識別する。

例えば、紙葉類の特徴を検出する手段として光学的手段を用いる場合には、透過光型光センサ若しくは反射型光センサを用いて紙葉類の図柄等の特徴画像を光学的に検出し、検出した特徴画像と予め登録された紙葉類の特徴画像に対応した標準画像とを照合することにより、紙葉類の種類および真偽を識別する。

したがって、紙葉類の種類および真偽をより正確に識別可能とするためには、紙葉類識別装置に投入された紙葉類の汚れや傷等による特徴画像の濃度ばらつきに左右されることなく、読み取った紙葉類の特徴画像の濃度が一定となるようにすることが必要不可欠である。

例えば、特許文献１には、発光素子の発光量を紙幣識別に適した所定値に自動設定して紙幣識別動作時の識別用発光素子等の発光強度を自動調節する発光素子の電流値調整回路の提案がなされている。

また、特許文献２には、画像読取センサの温度特性の違いおよび経時的な変化があっても、これらの変化に影響されることのない画像出力を得ることが可能な画像読取センサの調整方法およびその装置が提案されている。
特開平０５−２２６０７９号公報 特開２０００−２２２６１４号公報

ところで、上記提案の特許文献１は、発光素子の発光量を検出しながら抵抗値を変え、発光量が紙幣識別に適した所定値に一致したときの抵抗値をメモリに記憶し、紙幣識別動作時にはメモリに記憶した抵抗値に設定して発光素子を発光させることで、紙幣識別機の識別用発光素子等の発光強度を自動で調整するように構成したものである。

また、特許文献２は、光源をブロック別に個別点灯した時のピーク位置および全点灯した時の出力値を記憶し、経時変化に対する調整時には、全点灯した時のピーク位置近傍における出力差が最も小さくなるように各ブロックの発光量の調整を行い経時変化に対して安定した画像が取得できるように構成したものである。

しかし、上記特許文献１及び特許文献２では、発光素子または光源の明るさのばらつきには対応できても紙幣透かし領域等の特徴画像や対象物の画像の濃度ばらつきには対応していないため、汚れや傷等による透かし領域等の特徴画像の濃度にばらつきのある紙幣が投入された場合には、この紙幣を撮像した撮像画像の濃度にもばらつきが生じ、紙幣の識別に不都合が生じるという問題を有する。

そこで、本発明は、照明のばらつきや紙葉類の汚れ、傷等による透かし領域等の特徴画像の濃度ばらつきに左右されることなく、読み取った紙葉類の特徴画像の濃度を一定に保つことにより紙葉類の識別を安定して行うような紙葉類識別装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、紙葉類の画像を撮像部により撮像して取得し、該取得した画像に基づき該紙葉類を識別する紙葉類識別装置において、前記紙葉類を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の一部を含む第１の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記撮像部の発光手段を発光させて前記第１の領域に光を照射し、該照射光による前記第１の領域の透過光または反射光を前記撮像部の受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第１の領域に対応する画像を前記発光手段及び前記受光手段の少なくとも一方の手段を調節するための調整用画像として取得する調整用画像取得手段と、前記調整用画像取得手段で取得した前記調整用画像に基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する調節手段と、前記調節手段により前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節した後、前記調整用画像取得手段により前記調整用画像を取得した前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の全部を含む第２の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記発光手段を発光させて前記第２の領域に光を照射し、該照射光による前記第２の領域の透過光または反射光を前記受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第２の領域に対応する画像を前記紙葉類を識別するための識別用画像として取得する識別用画像取得手段と、前記識別用画像取得手段で取得した前記識別用画像に基づき前記紙葉類を識別する紙葉類識別手段とを具備することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記調節手段は、前記調整用画像取得手段で取得した前記調整用画像に含まれる前記透かし模様の一部に対応する部分画像を抽出する部分画像抽出手段と、前記部分画像抽出手段で抽出した前記部分画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値に基づいて濃度ヒストグラムを算出する濃度ヒストグラム算出手段とを具備し、前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムに基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記調節手段は、前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムの面積に基づいて前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記濃度ヒストグラム算出手段は、
前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値を間引いて算出することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、紙葉類の画像を撮像部で撮像して取得し、該取得した画像に基づき該紙葉類を識別する紙葉類識別方法において、前記紙葉類を搬送し、該搬送された紙葉類の透かし領域の透かし模様の一部を含む第１の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記撮像部の発光手段を発光させて前記第１の領域に光を照射し、該照射光による前記第１の領域の透過光または反射光を前記撮像部の受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第１の領域に対応する画像を前記発光手段及び前記受光手段の少なくとも一方の手段を調節するための調整用画像として取得し、該取得した前記調整用画像に基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調整手段により調節し、該調節後、前記調整用画像を取得した前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の全部を含む第２の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記発光手段を発光させて前記第２の領域に光を照射し、該照射光による前記第２の領域の透過光または反射光を前記受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第２の領域に対応する画像を前記紙葉類を識別するための識別用画像として取得し、該取得した前記識別用画像に基づき前記紙葉類を識別することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記調整手段は、前記調整用画像に含まれる前記透かし模様の一部の画像である部分画像を抽出し、該抽出した前記部分画像の濃度を濃度検出手段により検出し、該検出した前記部分画像の各濃度値に基づいて濃度ヒストグラムを濃度ヒストグラム算出手段により算出し、該算出した前記濃度ヒストグラムに基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する
ことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記調整手段は、前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムの面積に基づいて前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記濃度ヒストグラム算出手段は、
前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値を間引いて算出することを特徴とする。

この発明の紙葉類識別装置および方法によれば、紙葉類を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の一部を含む第１の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記撮像部の発光手段を発光させて前記第１の領域に光を照射し、該照射光による前記第１の領域の透過光または反射光を前記撮像部の受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第１の領域に対応する画像を前記発光手段及び前記受光手段の少なくとも一方の手段を調節するための調整用画像として取得する調整用画像取得手段と、前記調整用画像取得手段で取得した前記調整用画像に基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する調節手段と、前記調節手段により前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節した後、前記調整用画像取得手段により前記調整用画像を取得した前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の全部を含む第２の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記発光手段を発光させて前記第２の領域に光を照射し、該照射光による前記第２の領域の透過光または反射光を前記受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第２の領域に対応する画像を前記紙葉類を識別するための識別用画像として取得する識別用画像取得手段と、前記識別用画像取得手段で取得した前記識別用画像に基づき前記紙葉類を識別する紙葉類識別手段とを具備するように構成したので、紙葉類を撮像する際の照明の劣化に影響されることなく、紙葉類の汚れや傷等による紙葉類の特徴画像の濃度ばらつきに左右されることなく、読み取った紙葉類の特徴画像の濃度が一定となるように紙葉類の特徴画像を読み取ることができるという効果を奏する。

この発明に係わる紙葉類識別装置および方法は、例えば紙葉類に形成された特徴画像を読み取り、読み取った特徴画像と特徴画像に対応する標準画像と照合して紙葉類の種類および真偽を識別する紙葉類識別装置において、例えば透かし模様等を含む透かし領域の画像が特徴画像として形成された有価証券や紙幣等を識別する際に、紙葉類の透かし領域等の汚れや傷等による画像の濃度ばらつきがあっても読み取った画像の濃度が一定となるように紙葉類の特徴画像を読み取ることで、紙葉類の識別を安定して行うことが可能な紙葉類識別装置として用いられるものである。

以下の実施例においては、紙葉類に形成された透かし模様を含む透かし領域の画像を特徴画像として読み取り、紙葉類の種類及び真偽を識別する場合を想定して説明する。

本発明に係わる紙葉類識別装置および方法の一実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる紙葉類識別装置の構成例を示した概略的な構成図である。

図１に示すように、紙葉類識別装置１は、紙葉類識別装置１全体の制御を行う制御部２と、紙葉類の挿入口である紙葉類挿入部３と、挿入口から挿入された紙葉類を搬送する紙葉類搬送部４と、紙葉類を受け入れる紙葉類受入部５と、制御部２からの命令指示により紙葉類搬送部４を駆動制御する駆動部６と、紙葉類搬送部４によって搬送されている紙葉類の特徴画像を撮像して取得する画像読取装置８と、画像読取装置８で取得した紙葉類の特徴画像と予め登録された紙葉類の特徴画像に対応した標準画像とを照合することにより、紙葉類の種類および真偽を識別する識別部７を備えている。

紙葉類の挿入口である紙葉類挿入部３は、紙葉類が挿入されると、図示せぬ検知センサで紙葉類が挿入されたことを検知し、その旨の信号を制御部２へ送信する。

紙葉類搬送部４は、駆動モータや搬送ベルト等を備え、紙葉類挿入部３に挿入された紙葉類を紙葉類の挿入方向または挿入方向とは逆方向へ搬送可能なように構成されており、駆動部２の制御指示に基づき紙葉類の搬送を行う。

駆動部６は、制御部２の制御指示に基づき紙葉類搬送部４を制御して紙葉類を紙葉類の挿入方向または挿入方向とは逆方向へ搬送したり、搬送停止等の制御指示を行う。

画像読取装置８は、後述する発光手段の発光量を調節するとともに、紙葉類搬送部４で搬送されている紙葉類を所定位置で撮像し、紙葉類に形成された紙葉類の種類および真偽が識別可能な特徴画像を取得し出力する。

識別部７は、画像読取装置８で取得された紙葉類の特徴画像と、予め図示せぬデータベースに登録された紙葉類の特徴画像に対応した標準画像とを照合して、紙葉類の種類および真偽を識別する。

なお、紙葉類の特徴画像に対応した標準画像は、予め真券の紙葉類の特徴画像を紙葉類毎に画像読取装置８で撮像して取得し、図示せぬデータベースに記憶させる。

紙葉類受入部５は、紙葉類搬送部４によって搬送されてきた紙葉類を種類毎に区別して収納部に収納する。

このように構成された紙葉類識別装置１が画像読取装置８で取得した紙葉類の特徴画像とデータベースに登録された標準画像とを照合して、紙葉類の種類および真偽を識別して処理する動作について簡単に説明する。

紙葉類挿入部３から挿入された紙葉類は、紙葉類搬送部４を介して紙葉類受入部５へ搬送される途上において画像読取装置８によって紙葉類の特徴画像が読み取られる。

画像読取装置８は、紙葉類の特徴画像を含む所定の大きさの領域を２回撮像して調整用の画像（以下、「調整用画像」という。）と識別用の画像（以下、「識別用画像」という。）を取得し、２回目に撮像して取得した識別用画像を識別部７へ出力する。

識別部７は、入力された識別用画像とデータベースに登録された標準画像とを照合して紙葉類の種類および真偽を識別する。

識別用画像と標準画像との照合により、識別部７が紙葉類を真券と識別した場合は、駆動部６が制御部２の命令指示に基づき紙葉類搬送部４の駆動制御を行い、紙葉類を紙葉類受入部５に搬送し、紙葉類受入部５が搬送されてきた紙葉類を受け入れる。

また、識別部７が紙葉類を偽券と識別した場合は、紙葉類を紙葉類挿入部３に搬送して返却するように駆動部６が紙葉類搬送部４の駆動制御を行う。

このように、紙葉類の特徴画像と予め登録された標準画像とを照合して紙葉類の種類および真偽を識別する紙葉類識別装置１においては、紙葉類の汚れや傷等による紙葉類の画像の濃度ばらつき等に左右されることなく、読み取った画像の濃度が一定となるように紙葉類の特徴画像を読み取ることで紙葉類の識別を安定して行うことが可能となる。

そこで、本発明の紙葉類識別装置１は、挿入された紙葉類の汚れや傷等による特徴画像の濃度ばらつきがあっても読み取った特徴画像の濃度が一定となるような画像読取装置８を備えている。

図２は、本発明に係わる紙葉類識別装置１の画像読取装置８の構成例を示した概略的な構成図である。

図２に示すように、画像読取装置８は、画像読取装置８全体を統括制御する画像読取制御部８０と、搬送されてきた紙葉類２０を撮像して紙葉類の透かし領域の一部または全部を含む調整用画像と識別用画像を取得する撮像部８１（破線で囲まれた部分）と、撮像部８１で取得した調整用画像に対して２値化処理を行う２値化処理部８２と、２値化処理された画像に基づいて調整用画像から透かし領域の画像を抽出する透かし領域抽出部８３と、透かし領域抽出部８３で抽出した透かし領域の画像に基づいて透かし領域の濃度ヒストグラムを算出するヒストグラム算出部８４と、ヒストグラム算出部８４で算出された濃度ヒストグラムに基づいて識別用画像を撮像する際に紙葉類２０に照射する光の発光量を制御するための制御量を算出する制御量算出部８５と、画像読取装置８の各部において取得または算出された各種データを記憶するメモリ８６を備えている。

なお、紙葉類２０の特徴画像である透かし領域には透かし模様が含まれている。

撮像部８１は、一対の発光手段８１１と受光手段８１２を備えており、発光手段８１１と受光手段８１２とは互いに対向して紙葉類２０を搬送する紙葉類搬送部４の搬送ラインを挟むようにして所定位置に配設されている。

また、撮像部８１は、搬送されている紙葉類２０が撮像部８１の所定の大きさの撮像範囲８７に入った所定の位置で発光手段８１１を発光させて光を紙葉類２０に照射し、受光手段８１２で紙葉類２０を透過した透過光を検知するように構成されている。

発光手段８１１は、例えば複数の発光素子で構成され、発光素子の発光量が制御可能なように構成されている。

また、受光手段８１２は、例えば複数の受光素子で構成され、発光手段８１１の発光による光が紙葉類２０を透過する透過光を受光し、受光した受光量に対応した信号を出力するように構成されている。

具体的には、発光手段８１１の発光素子が発光することで紙葉類２０に光が照射され、紙葉類２０を透過した透過光を受光手段８１２の受光素子が受光量に応じた信号レベルの電気信号を出力する。

なお、発光手段８１１及び受光手段８１２には、赤外、紫外および可視光のいずれも適用可能である。

また、撮像部８１は、紙葉類搬送部４によって搬送されてくる紙葉類２０の透かし領域の一部を含む画像領域が撮像部８１の撮像範囲８７（図中の網線で示した部分）に入ったところで紙葉類２０を所定の発光量で撮像（１回目）して調整用画像を取得し、取得した調整用画像に基づいて発光手段８１１の発光量を調整後、紙葉類２０の透かし領域の全部を含む画像領域に入ったところで紙葉類２０を撮像（２回目）して識別用画像を取得する。

なお、１回目及び２回目の撮像タイミングは、図示せぬ紙葉類の位置検知センサによって紙葉類２０の搬送位置を検知し、透かし領域の一部を含む画像領域及び透かし領域の全部を含む画像領域が撮像部８１の範囲に入ったことが検知可能なように構成されている。

また、調整用画像を取得するための撮像時（１回目）における発光手段８１１の発光量は、予め紙葉類の汚れや傷等による透かし領域の画像の濃度ばらつきの影響を調べておき、撮像して出力された調整用画像が明るい画像の場合であっても飽和しないような発光量に調整して撮像する。

また、調整用画像を撮像する際の発光量の調整は、出力された調整用画像が飽和した画像状態から発光量を下げながら調整するよりも暗い画像状態から発光量を上げながら調整するほうが、既知の発光量に対する画像の明暗状態に基づき、より正確な調整を行うことができる。

メモリ８６は、メモリ８６の所定の記憶領域に撮像部８１から所定の時間間隔で出力される電気信号の信号レベルに対応したデジタル信号を、撮像部８１からの出力順に対応して格納し、格納したデジタル信号の情報を連続したアドレスで割り当て、紙葉類２０の画像データとして一時的に記憶するとともに、画像読取装置８の各部において取得または算出された各種データを記憶する。

２値化処理部８２は、撮像部８１で１回目に撮像されてメモリ８６に記憶された調整用画像を読み出し、調整用画像に対して２値化処理を行った後、調整用画像（２値化）データとしてメモリ８６に記憶させる。

透かし領域抽出部８３は、メモリ８６に記憶されている調整用画像（２値化）データに基づいて調整用画像データの透かし領域を特定し、特定した透かし領域に基づいて調整用画像データから透かし領域の画像を抽出して、透かし領域画像データとしてメモリ８６に記憶させる。

ヒストグラム算出部８４は、透かし領域抽出部８３で抽出した透かし領域画像データに基づいて透かし領域画像の濃度ヒストグラムを算出する。

具体的には、例えば、透かし領域画像の各画素の濃度（濃度値が０〜２５５）に対応する画素数をヒストグラムで算出する。

制御量算出部８５は、ヒストグラム算出部８４で算出された透かし領域の濃度ヒストグラムに基づいて搬送されている紙葉類２０を撮像して識別用画像を取得する際の発光手段８１１の最適な発光量と発光量に対応した発光手段８１１の制御量を算出して撮像部８１へ出力する。

このように構成された画像読取装置８が搬送されている紙葉類を撮像して調整用画像と識別用画像を読み取る動作について図３のフローチャートを参照しながら説明する。

図３に示すように、紙葉類識別装置１の紙葉類挿入部３から紙葉類が挿入されると（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、挿入された紙葉類は、紙葉類搬送部４によって画像読取装置８の撮像部８１へ搬送される（ステップＳ３０２）。

撮像部８１は、搬送された紙葉類の特徴画像である透かし領域の一部（例えば、透かし領域の半分程度）が撮像部８１の撮像範囲８７に入ったところで（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、発光手段８１１を発光させて紙葉類２０に光を照射し、受光手段８１２で当該紙葉類２０を透過した透過光を受光して調整用画像として取得する（ステップＳ３０４）。

なお、撮像部８１は、受光手段８１２が受光した受光量に応じた信号レベルの電気信号を出力し、メモリ８６が撮像部８１から出力された電気信号の信号レベルに対応したデジタル信号の情報を紙葉類２０の調整用画像として一時的に記憶する。

メモリ８６に紙葉類２０の調整用画像が記憶されると、２値化処理部８２がメモリ８６に記憶された調整用画像を読み出し、調整用画像に対して２値化処理を行い（ステップＳ３０５）、透かし領域抽出部８３が２値化処理部８２で２値化された調整用画像（２値化）データと調整用画像データに基づき透かし領域の画像を抽出する（ステップＳ３０６）。

なお、２値化処理部８２において調整用画像を２値化処理することで紙葉類の透かし領域と、透かし領域外の通常領域との区別が明確となる。

透かし領域抽出部８３によって透かし領域画像データがメモリ８６に記憶されると、ヒストグラム算出部８４は、メモリ８６から透かし領域画像データを読み出し、透かし領域画像データに基づいて透かし領域の濃度ヒストグラムを算出する（ステップＳ３０７）。

ヒストグラム算出部８４で算出された濃度ヒストグラムのデータは、制御量算出部８５へ入力され、ヒストグラム算出部８４が入力された濃度ヒストグラムデータに基づいて識別用画像を撮像するために発光手段８１１で発光させる最適な発光量を算出し、算出した発光量に対応した発光手段８１１の制御量を出力する（ステップＳ３０９）。

制御量算出部８５によって出力された制御量は、撮像部８１へ入力され、入力された制御量だけ発光手段８１１の発光量が調整制御された後、紙葉類２０の透かし領域の全部を含む所定の大きさの画像領域に入ったところで（ステップＳ３１０、ステップＳ３１１でＹＥＳ）、紙葉類２０を撮像（２回目）して識別用画像を取得する（ステップＳ３１２）。

撮像部８１で撮像されて読み取られた紙葉類２０の識別用画像は、画像読取制御部８０を介して画像読取装置８から出力されて画像読取装置８の処理動作は終了する。

画像読取装置８から出力された紙葉類２０の識別用画像は、紙葉類識別装置１の制御部２を介して識別部７へ入力され、識別部７によって識別用画像と予め登録された紙葉類の識別画像に対応した標準画像とが照合され、紙葉類の種類および真偽が識別される。

ここで、画像読取装置８が挿入された紙葉類の汚れや傷等による特徴画像の濃度ばらつきに左右されることなく、読み取った紙葉類の特徴画像の濃度が一定となるような画像読取り方法について図４乃至図８を参照しながら詳細に説明する。

図４は、撮像部８１で紙葉類を撮像して調整用画像を取得し、取得した調整用画像から透かし領域を抽出する方法の一例を示す図である。

図４（ａ）は、紙葉類の表面部の画像を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）で示した紙葉類２０から調整用画像を取得する際の紙葉類２０の撮像位置を示す図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）で示した撮像位置で撮像して取得された調整用画像を示す図、図４（ｄ）は、図４（ｃ）で示した調整用画像を２値化処理した画像を示す図、図４（ｅ）は、図４（ｃ）で示した調整用画像から透かし領域を抽出した画像を示す図である。

なお、図４においては、紙葉類の特徴画像が透かし模様を含む透かし領域である場合を想定して示したものである。

図４（ａ）に示すように、紙葉類２０は、紙葉類２０の特徴画像である透かし領域２１と透かし領域外の通常領域２２とで構成され、透かし領域２１には透かし模様２３が形成されている。

このように構成された紙葉類２０が、紙葉類挿入部３から挿入され、図４（ｂ）に示すように、紙葉類搬送部４によって画像読取装置８の撮像部８１へ搬送されて、紙葉類２０の透かし領域２１の一部（半分程度）が撮像部８１の撮像範囲８７に入ったところで紙葉類２０を撮像し、図４（ｃ）に示すような調整用画像４００を読み取る。

調整用画像４００には、透かし領域２１の一部の画像２１１（以下、「透かし領域画像（部分）２１１」という。）と透かし領域外の通常領域２２の一部の画像２２１（以下、「通常領域画像（部分）２２１」という。）の各画像が存在し、透かし領域画像（部分）２１１には透かし模様２３の一部の画像（以下、「透かし模様画像（部分）２３１」という。）が存在している。

この調整用画像４００に対して２値化処理部８２が２値化処理を行い、図４（ｄ）に示すような通常領域画像（部分）２２１が黒、透かし領域画像（部分）２１１が白を示す各値にそれぞれ変換された画像４１０（以下、「調整用画像（２値化）４１０」という。）を算出する。

この２値化処理を行うことにより２値化された調整用画像（２値化）４１０は、透かし領域２１２と通常領域２２２とが明確に区別できるようになり、調整用画像（２値化）４１０から透かし領域２１２を正確に特定することが可能となる。

透かし領域抽出部８３は、２値化処理部８２が算出した調整用画像（２値化）４１０から透かし領域２１２（例えば画素値が「白」）を特定し、特定した透かし領域２１２に対応する画像領域を図４（ｃ）で示した調整用画像４００から抽出して、図４（ｅ）に示すような透かし模様２３１を含む透かし領域２１１の画像４２０（以下「透かし領域画像（調整用）４２０」という。）を抽出する。

透かし領域画像（調整用）４２０を抽出すると、抽出した透かし領域画像（調整用）４２０の画像濃度に基づいて識別用画像を撮像するための発光手段８１１の最適な発光量と発光量に対応した制御量を算出する。

発光手段８１１で発光させる発光量に対応した発光手段８１１の制御量は、例えば透かし領域画像（調整用）４２０の画像濃度に基づいて算出する。

具体的には、例えば、抽出した透かし領域画像（調整用）４２０の各画素の濃度値（０〜２５５）を検出し、各濃度値に対応する透かし領域画像（調整用）４２０に存在する画素数で示した濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムに基づいて発光手段８１１で発光させる最適な発光量に対応した制御量を算出する。

図５は、ヒストグラム算出部８４が透かし領域画像（調整用）４２０に基づいて濃度ヒストグラムを算出する方法の一例を示した説明図である。

図５（ａ）は、透かし領域画像（調整用）４２０を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した透かし領域画像（調整用）４２０に基づいて算出した濃度ヒストグラムの一例を示す図である。

図５（ａ）に示すように、透かし領域画像（調整用）４２０を構成する各画素４２１の濃度値を検出して集計し、横軸（Ｘ）方向に濃度値０〜２５５の各値、縦軸（Ｙ）方向に各濃度値Ｘ（０〜２５５）に対応した透かし領域画像（調整用）４２０に存在する画素数Ｙの値で表現される図５（ｂ）に示すような濃度ヒストグラム５００を算出する。

なお、濃度ヒストグラム５００を算出する際には、透かし領域画像（調整用）４２０の画像データを間引いて処理することで処理時間を短縮するようにしてもよい。

図５（ｂ）に示すように、算出された濃度ヒストグラム５００からは、抽出した透かし領域画像（調整用）４２０の濃度値Ｘに対応した画素数Ｙを読み取ることができ、透かし領域画像（調整用）４２０が全体的に明るい画像であるか、あるいは暗い画像であるかの傾向を読み取ることができる。

例えば、透かし領域画像（調整用）４２０が明るい画像と暗い画像及び小穴等を含むノイズ成分が含まれた画像の各濃度ヒストグラムを例に画像の明暗等の対応関係を図６を参照しながら説明する。

図６は、透かし領域画像（調整用）４２０の明暗と濃度ヒストグラムとの対応関係の一例を示す図である。

図６（ａ）は、調整用画像の透かし領域画像（調整用）４２０が明るい画像の場合の濃度ヒストグラムの一例を示す図であり、図６（ｂ）は、調整用画像の透かし領域画像（調整用）４２０が暗い画像の場合の濃度ヒストグラムの一例を示す図、図６（ｃ）は、いたずら等により紙葉類の透かし領域に小穴が存在し、この小穴を含む透かし領域が調整用画像として撮像されて取得された場合の濃度ヒストグラムの一例を示す図である。

図６（ａ）に示すように、透かし領域画像（調整用）４２０が明るい場合の濃度ヒストグラム６００は、暗い場合の濃度ヒストグラム６１０（図６（ｂ）参照）と比べて画像の濃度Ｘの値が広範囲の画素が存在しており、透かし領域画像（調整用）４２０に存在する画素の濃度Ｘの最大値Ｘｍａｘも暗い場合の濃度ヒストグラム６１０と比べて大きい。

一方、透かし領域画像（調整用）４２０が暗い場合の濃度ヒストグラム６１０は、図６（ｂ）に示すように、明るい画像の濃度ヒストグラム６００（図６（ａ）参照）と比べて画像の濃度Ｘの値が小さい画素が多く存在しており、透かし領域画像（調整用）４２０に存在する画素の濃度Ｘの最大値Ｘｍａｘも濃度ヒストグラム６００と比べて小さい。

また、いたずら等により紙葉類２０の透かし領域に小穴が存在し、この小穴を含む透かし領域を調整用画像として撮像した場合の濃度ヒストグラム６２０は、小穴の画像領域に対応した画素の濃度Ｘが濃度ヒストグラム６２０の濃度Ｘの最大値Ｘｍａｘが他の各画素の濃度Ｘの値の範囲から孤立して存在する。

このような画像の明暗と濃度ヒストグラムとの対応関係に基づいて識別用画像を撮像する際に発光手段８１１で発光させる最適な発光量及び発光量に対応した制御量を算出する方法としては、例えば、次のような方法が考えられる。

第一の方法としては、算出した濃度ヒストグラムの濃度Ｘの最大値Ｘｍａｘに基づいて発光手段８１１で発光させる発光量及び発光量に対応した制御量を算出する方法である。

この方法を用いた場合は、図６（ｃ）の濃度ヒストグラム６２０に示されるように、いたずら等により紙葉類２０の透かし領域に小穴が存在する場合には、小穴に対応した画素の濃度Ｘが孤立して濃度ヒストグラム６２０の濃度Ｘの最大値Ｘｍａｘとして検出されるため、本来は暗い画像であるにもかかわらず明るい画像として誤認識する場合がある。

第二の方法は、画像を構成する各画素のうちの所定値以上の画素数が占める画像の濃度Ｘに基づいて最適な発光量及び発光量に対応した制御量を算出する方法である。

この方法は、例えば、濃度ヒストグラムの濃度Ｘの値を小さい側（濃度値が０に近い方）から大きい側（濃度値が２５５に近い方）へ、または画像の濃度Ｘの値が大きい側（濃度値が２５５に近い方）から小さい側（濃度値が０に近い方）へ順次移動させながら、各濃度Ｘにおける画素数Ｙを加算した累積値Ｒを算出し、累積値Ｒが所定値Ｓに達した時の画像の濃度Ｘの値Ｘ（Ｄ）（以下、「特定濃度Ｘ（Ｄ）」という。）に基づいて透かし領域画像（調整用）４２０の明暗を判定し、識別用画像を撮像する際に発光手段８１１で発光させる発光量及び発光量に対応した制御量を算出する方法である。

この第二の方法について具体的な説明を図７を参照しながら詳細に説明する。

図７は、濃度ヒストグラムに基づいて透かし領域画像（調整用）４２０の明暗を判定し、識別用画像を撮像する際に発光手段８１１で発光させる発光量及び発光量に対応した制御量を算出する方法を説明するための説明図である。

図７（ａ）は、ヒストグラム算出部８４で算出された濃度ヒストグラムの一例を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した濃度ヒストグラムに基づいて発光手段８１１で発光させる発光量及び発光量に対応した制御量を算出するための参照テーブルを示す図である。

図７（ａ）に示すように、ヒストグラム算出部８４で算出された濃度ヒストグラム７００の濃度Ｘ（横軸（ｘ））において、濃度Ｘの値を大きい側（濃度値が２５５）から小さい側（濃度値が０）へ移動させながら（図中の矢印７１０の方向）、各濃度Ｘの値に対応した画素数Ｙの値を加算した累積値Ｒを算出する。

そして算出した累積値Ｒが所定値Ｓに達した時の濃度Ｘである特定濃度値Ｘ（Ｄ）を特定する。
すなわち、図７（ａ）に示された濃度ヒストグラム７００において、濃度Ｘの値をＸｍａｘから小さい値（濃度値が０）の方へ移動させながら各濃度Ｘに対応した画素数Ｙを加算して累積値Ｒを算出し、累積値Ｒが所定値Ｓに達した時（濃度ヒストグラム７００の破線で囲まれた部分の面積Ｓが所定値Ｓに達した時）の濃度Ｘの値である特定濃度Ｘ（Ｄ）を特定する。

このように特定された特定濃度Ｘ（Ｄ）は、すなわち、濃度値が特定濃度Ｘ（Ｄ）以上を有する画素が透かし領域画像（調整用）４２０の中に略所定値Ｓの画素数だけ存在していることを示している。

なお、濃度ヒストグラム７００の濃度の値を小さい側（濃度値が０）から大きい側（濃度値が２５５）へ移動させながら各濃度Ｘに対応した画素数Ｙを加算した累積値Ｒが所定値Ｓに達した時の特定濃度Ｘ（Ｄ）を特定した場合は、特定濃度Ｘ（Ｄ）以下の濃度Ｘを有する画素が透かし領域画像（調整用）４２０の中に略所定値Ｓの画素数だけ存在していることを示すこととなる。

このことから濃度ヒストグラム７００から特定された特定濃度Ｘ（Ｄ）の値が小さい値（濃度値が０）の方へ近い場合は、暗い画像と判定し、大きい値（濃度値が２５５）の方へ近い場合は、明るい画像と判定する。

そして画像の明暗の判定結果に基づき、撮像部８１で撮像して読み取られる画像の特定濃度Ｘ（Ｄ）の値が明暗に偏りのない最適な値となるように識別用画像を撮像する際の発光手段８１１の発光量を制御する。

発光手段８１１の発光量の制御は、具体的には、濃度ヒストグラム７００から特定濃度Ｘ（Ｄ）が特定されると、参照テーブル７２０を参照し、特定された特定濃度Ｘ（Ｄ）に対応した制御量Ｇだけ発光手段８１１を制御することで明暗に偏りのない最適な画像が撮像可能な発光手段８１１の発光量へ調整制御することができる。

参照テーブル７２０は、図７（ｂ）に示すように、左欄に濃度ヒストグラムから特定された特定濃度Ｘ（Ｄ）の値の範囲が示され、右欄には左欄の特定濃度Ｘ（Ｄ）の範囲に対応した制御量Ｇが算出されるように構成されており、例えば、特定濃度Ｘ（Ｄ）の値がＸ（０）からＸ（１）の範囲であれば制御量Ｇの値がＧ１、特定濃度Ｘ（Ｄ）の値がＸ（１）からＸ（２）の範囲であれば制御量Ｇの値がＧ２と算出可能なように構成されている。

なお、参照テーブル７２０は、特定濃度Ｘ（Ｄ）と制御量Ｇとの対応関係を予め取得してメモリ８６に参照テーブルとして記憶されている。

具体的には、例えば制御量に対応して発光する発光手段８１１の発光量を変化させながら撮像して読み取った明暗の各画像の特定濃度Ｘ（Ｄ）を算出し、明暗に偏りのない最適な画像の特定濃度Ｘ（Ｄ）の制御量と明暗の各画像の特定濃度Ｘ（Ｄ）に対応した各制御量との差に基づいて画像の特定濃度Ｘ（Ｄ）の所定範囲に対応した明暗に偏りのない最適な画像が撮像可能な発光手段８１１の制御量Ｇが算出可能なように対応付けられて参照テーブル７２０に記憶されている。

このように濃度ヒストグラムから特定された特定濃度Ｘ（Ｄ）に基づいて透かし領域画像（調整用）４２０の明暗を判定するとともに、特定濃度Ｘ（Ｄ）に対応した紙葉類２０に照射する光の最適な発光量に対応した制御量で発光手段８１１を制御することにより、紙葉類２０の透かし領域に汚れや傷等による画像の濃度ばらつきに左右されることなく、画像濃度が一定の識別用画像を取得することが可能となる。

図８は、調整用画像に基づいて最適な発光量の光を紙葉類に照射して識別用画像を読み取る方法の一例を示す図である。

図８（ａ）は、紙葉類の表面部の画像を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）で示した紙葉類２０から識別用画像を撮像する際の紙葉類２０の撮像位置を示す図、図８（ｃ）は、図８（ｂ）で示した撮像位置で撮像されて読み取った識別用画像を示す図である。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、調整用画像に基づいて紙葉類２０に照射する光の発光量に対応した制御量を算出し、算出した制御量に基づいて発光手段８１１の発光量を調整後、紙葉類２０の透かし領域２１の全部を含む所定の画像領域が撮像部８１の撮像範囲８７に入ったところで紙葉類２０を撮像して図８（ｃ）に示すような識別用画像８００を読み取る。

図８（ｃ）に示すように、紙葉類２０を撮像して識別用画像を読み取る前に紙葉類２０を撮像して読み取った調整用画像の濃度ばらつきに対応して最適な発光量に調整した後、識別用画像を撮像するので、画像の濃度が一定の特徴画像を取得することが可能となる。

以上説明したような方法で紙葉類の特徴画像を撮像する際に紙葉類に照射する光の発光量を調整制御することにより、例えば、いたずら等により紙葉類の特徴画像に小穴が存在する等のノイズ成分があった場合であっても画像の濃度が一定の特徴画像を読み取ることができる。

なお、この実施例では、撮像部８１の発光手段８１１の発光量を調整制御するような例を示したが、受光手段８１２が受光した受光量に対応した信号の出力を紙葉類の汚れや傷等による画像濃度に対応して調整制御するように構成してもよく、発光手段８１１及び受光手段８１２の両方を紙葉類の汚れや傷等による画像濃度に対応して調整制御して読み取った識別用画像の濃度が一定となるような構成としてもよい。

本発明に係わる紙葉類識別装置の概略的な構成図 画像読取装置の概略的な構成図 画像読取装置が紙葉類の特徴画像を取得する動作を示すフローチャート 紙葉類を撮像して取得した調整用画像から透かし領域を抽出する方法の一例を示す図 ヒストグラム算出部が濃度ヒストグラムを算出する方法の説明図 透かし領域画像（調整用）の明暗と濃度ヒストグラムとの対応関係の一例を示す図 濃度ヒストグラムに基づいて発光手段８１１で発光させる発光量に対応した制御量を算出する方法の説明図 調整用画像に基づいて算出された発光量の光を紙葉類に照射して識別用画像を取得する方法の一例を示す図

符号の説明

１ 紙葉類識別装置
２ 制御部
３ 紙葉類挿入部
４ 紙葉類搬送部
５ 紙葉類受入部
６ 駆動部
７ 識別部
８ 画像読取装置
２０ 紙葉類
２１ 透かし領域
２２ 通常領域
２３ 透かし模様
８０ 画像読取制御部
８１ 撮像部
８２ ２値化処理部
８３ 透かし領域抽出部
８４ ヒストグラム算出部
８５ 制御量算出部
８６ メモリ
４００ 調整用画像
４１０ 調整用画像（２値化）
４２０ 透かし領域画像（調整用）
８００ 識別用画像
８１１ 発光素子
８１２ 受光素子

Claims (8)

1. 紙葉類の画像を撮像部により撮像して取得し、該取得した画像に基づき該紙葉類を識別する紙葉類識別装置において、
   前記紙葉類を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送される前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の一部を含む第１の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記撮像部の発光手段を発光させて前記第１の領域に光を照射し、該照射光による前記第１の領域の透過光または反射光を前記撮像部の受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第１の領域に対応する画像を前記発光手段及び前記受光手段の少なくとも一方の手段を調節するための調整用画像として取得する調整用画像取得手段と、
   前記調整用画像取得手段で取得した前記調整用画像に基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する調節手段と、
   前記調節手段により前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節した後、前記調整用画像取得手段により前記調整用画像を取得した前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の全部を含む第２の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記発光手段を発光させて前記第２の領域に光を照射し、該照射光による前記第２の領域の透過光または反射光を前記受光手段で受光し、該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第２の領域に対応する画像を前記紙葉類を識別するための識別用画像として取得する識別用画像取得手段と、
   前記識別用画像取得手段で取得した前記識別用画像に基づき前記紙葉類を識別する紙葉類識別手段と
   を具備することを特徴とする紙葉類識別装置。
2. 前記調節手段は、
   前記調整用画像取得手段で取得した前記調整用画像に含まれる前記透かし模様の一部に対応する部分画像を抽出する部分画像抽出手段と、
   前記部分画像抽出手段で抽出した前記部分画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値に基づいて濃度ヒストグラムを算出する濃度ヒストグラム算出手段と
   を具備し、
   前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムに基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する
   ことを特徴とする請求項１記載の紙葉類識別装置。
3. 前記調節手段は、
   前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムの面積に基づいて前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する
   ことを特徴とする請求項２記載の紙葉類識別装置。
4. 前記濃度ヒストグラム算出手段は、
   前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値を間引いて算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の紙葉類識別装置。
5. 紙葉類の画像を撮像部で撮像して取得し、該取得した画像に基づき該紙葉類を識別する紙葉類識別方法において、
   前記紙葉類を搬送し、
   該搬送された紙葉類の透かし領域の透かし模様の一部を含む第１の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記撮像部の発光手段を発光させて前記第１の領域に光を照射し、
   該照射光による前記第１の領域の透過光または反射光を前記撮像部の受光手段で受光し、
   該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第１の領域に対応する画像を前記発光手段及び前記受光手段の少なくとも一方の手段を調節するための調整用画像として取得し、
   該取得した前記調整用画像に基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調整手段により調節し、
   該調節後、前記調整用画像を取得した前記紙葉類の透かし領域の透かし模様の全部を含む第２の領域が前記撮像部内に入ったところで、前記発光手段を発光させて前記第２の領域に光を照射し、
   該照射光による前記第２の領域の透過光または反射光を前記受光手段で受光し、
   該受光量に対応して前記受光手段から出力される信号に基づき前記紙葉類の前記第２の領域に対応する画像を前記紙葉類を識別するための識別用画像として取得し、
   該取得した前記識別用画像に基づき前記紙葉類を識別する
   ことを特徴とする紙葉類識別方法。
6. 前記調整手段は、
   前記調整用画像に含まれる前記透かし模様の一部の画像である部分画像を抽出し、
   該抽出した前記部分画像の濃度を濃度検出手段により検出し、
   該検出した前記部分画像の各濃度値に基づいて濃度ヒストグラムを濃度ヒストグラム算出手段により算出し、
   該算出した前記濃度ヒストグラムに基づき前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する
   ことを特徴とする請求項５記載の紙葉類識別方法。
7. 前記調整手段は、
   前記濃度ヒストグラム算出手段で算出した濃度ヒストグラムの面積に基づいて前記発光手段の発光量及び前記受光手段の出力の少なくとも一方を調節する
   ことを特徴とする請求項６記載の紙葉類識別方法。
8. 前記濃度ヒストグラム算出手段は、
   前記濃度検出手段で検出した前記部分画像の各濃度値を間引いて算出する
   ことを特徴とする請求項７記載の紙葉類識別方法。

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