JP2003196657A - パターン認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理時間の短縮化および低コスト化を図るこ
とができるパターン認識装置を提供する。 【解決手段】 パターン認識装置を用いて硬貨の判別を
行うときは、まずＣＣＤにより硬貨の表裏両面を撮像
し、硬貨両面の画像信号を判別ユニットに送出する。判
別ユニットは、硬貨両面の画像信号をそれぞれ異なる方
式で二値化して、表裏両面対応する表面リングデータ群
および裏面リングデータ群を生成する。続いて、表面リ
ングデータ群および裏面リングデータ群における表裏両
面対応するデータ同士を各々加算して表裏面加算リング
データ群を生成する。続いて、表裏面加算リングデータ
群の全データを加算してリングデータ群総加算値を求
め、このリングデータ群総加算値と予め設定された基準
値とを比較して、硬貨の真偽を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬貨やメダル等の
認識対象物に設けられたパターンを認識するパターン認
識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパターン認識装置としては、例え
ば特開平９−１６１０７７号公報に記載されているもの
が知られている。このパターン認識装置は、硬貨表面の
模様を光学的に読み取って画像信号に変換し、硬貨の中
心に対して同一半径の円周上にある黒画素数をカウント
し、硬貨の半径方向に対する黒画素数の分布の変曲点を
特徴点として抽出し、この特徴点を真貨の特徴点と比較
して硬貨の真偽判別を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、硬貨の半径上の位置に対する黒画素
数の累積数を示す黒画素数の分布曲線を求め、この分布
曲線の微分係数や二次微分係数の極大値、極小値、変曲
点等を求めることで、硬貨の特徴点を抽出しているた
め、真偽判別部における演算処理が複雑になる。このた
め、演算処理速度を上げるべく高価な高速ＣＰＵを使用
したり、大容量メモリを使用する必要があり、安価なシ
ステムを構築することが困難であった。

【０００４】本発明の目的は、処理時間の短縮化および
低コスト化を図ることができるパターン認識装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、認識対象物の
表裏両面の少なくとも一方に設けられたパターンを認識
するパターン認識装置において、認識対象物の両面をそ
れぞれ撮像する撮像手段と、認識対象物の両面の画像信
号をそれぞれ異なる方式で二値化して、表裏両面対応す
る表面データ群および裏面データ群を生成し、表面デー
タ群および裏面データ群における表裏両面対応するデー
タ同士を各々加算して表裏面加算データ群を生成し、表
裏面加算データ群に基づいて認識対象物を判別する判別
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】このような本発明においては、例えば、認
識対象物の一面の画像信号を「０」と「１」とに二値化
して表面データ群を生成し、認識対象物の他面の画像信
号を「０」と「１」以外の値たとえば「２」とに二値化
して裏面データ群を生成する。そして、表裏両面対応す
る表面データ群のデータと裏面データ群のデータとを各
々加算して表裏面加算データ群を生成し、この表裏面加
算データ群と予め設定された基準データとを比較して認
識対象物の真偽を判別する。この場合には、特徴抽出や
フーリエ変換等といった複雑な処理を行う必要がなくな
るため、認識対象物の判別に要する処理時間を短縮でき
る。また、表裏両面対応する表面データ群および裏面デ
ータ群を用いて認識対象物の判別を行うので、判別処理
に使用する画像データが少なくて済む。従って、高価な
高速ＣＰＵや大容量メモリが不要となるため、コスト削
減が図れる。

【０００７】好ましくは、判別手段は、表裏面加算デー
タ群の全データを加算してデータ群総加算値を求め、デ
ータ群総加算値と予め設定された基準値とを比較するこ
とにより、認識対象物を判別する。この場合には、演算
処理としては単純な加算処理で済むため、認識対象物の
判別処理を簡素化できる。

【０００８】また、好ましくは、判別手段は、表裏面加
算データ群のデータ列と予め設定された基準データ群の
データ列とを比較することにより、認識対象物を判別す
る。この場合には、表裏面加算データ群の各データの正
誤が検出されるため、認識対象物の判別がより高精度に
行える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパターン認識
装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明す
る。

【００１０】図１は、本発明に係るパターン認識装置の
一実施形態を示す斜視図である。同図において、パター
ン認識装置１は、図２に示すような硬貨Ａの表面および
裏面に刻印された図形、模様、数字等のパターンを認識
する装置である。

【００１１】パターン認識装置１は、切込部２ａが形成
された箱状の装置本体２を有し、この装置本体２におけ
る切込部２ａの下部には透明板３が設けられている。装
置本体２の両側面には、透明板３と連結された搬送板
４，５が突出しており、透明板３と搬送板４，５とで硬
貨Ａの搬送路を構成している。搬送板４，５上には、搬
送ベルト６，７がそれぞれ設けられている。また、装置
本体２には、回転歯車８が切込部２ａに入り込むように
取り付けられている。この回転歯車８には、硬貨Ａの一
部と嵌合する複数の略半円形状の切欠き９が形成されて
いる。

【００１２】以上において、搬送板４上に載置された硬
貨Ａは、搬送ベルト６によって透明板３に向けて搬送さ
れる。そして、搬送板４の端部位置まで搬送された硬貨
Ａは、回転歯車８の切欠き９に入り込み、回転歯車８の
回転によって透明板３上の所定位置（撮像位置）まで移
動する。そして、この撮像位置で硬貨Ａの表裏両面が撮
像された後、回転歯車８が更に回転することによって、
硬貨Ａは搬送板５の端部位置まで移動する。その後、硬
貨Ａは搬送ベルト７によって送り出される。

【００１３】図３は、装置本体２の内部構造を示す図で
ある。同図において、装置本体２の内部における透明板
３の上方には上側照明部１０が設けられ、透明板３の下
方には下側照明部１１が設けられており、これら照明部
１０，１１によって硬貨Ａの両面に照明光を照射する。

【００１４】上側照明部１０は、透明板３の外周部に環
状に配置された複数のＬＥＤ１２と、これらのＬＥＤ１
２を取り囲むように環状に配置され、ＬＥＤ１２から照
射された光を反射させるミラー１３とを有し、透明板３
上に置かれた硬貨Ａの上面を照明する。下側照明部１１
は、透明板３の外周部に環状に配置された複数のＬＥＤ
１４と、これらのＬＥＤ１４を取り囲むように環状に配
置され、ＬＥＤ１４から照射された光を反射させるミラ
ー１５とを有し、透明板３上に置かれた硬貨Ａの下面を
照明する。

【００１５】また、装置本体２の内部には、５つのミラ
ー１６〜２０と、ビームスプリッタ２１と、撮影レンズ
２２と、ＣＣＤ２３と、判別ユニット（判別手段）２４
とが配置されている。

【００１６】ミラー１６は、硬貨Ａの上面による反射光
を後方に反射させ、ミラー１７は、ミラー１６による反
射光を下方に反射させる。ミラー１８は、硬貨Ａの下面
による反射光を後方に反射させ、ミラー１９は、ミラー
１８による反射光を上方に反射させ、ミラー２０は、ミ
ラー１９による反射光を後方に反射させる。

【００１７】ビームスプリッタ２１は、ミラー１７によ
る反射光とミラー２０による反射光とが交わる部位に配
置され、ハーフミラー等で構成されている。ビームスプ
リッタ２１は、ミラー１７による反射光を後方に反射さ
せると共に、ミラー２０による反射光を後方に透過させ
る。撮影レンズ２２は、ビームスプリッタ２１の後方に
配置され、硬貨Ａの上面による反射像および硬貨Ａの下
面による反射像をＣＣＤ２３の受光面に結像させる。

【００１８】ＣＣＤ２３は、硬貨Ａの上面による反射像
と硬貨Ａの下面による反射像とをそれぞれ撮像し、硬貨
Ａの表裏両面の画像を形成する。ここで、ミラー１６〜
２０、ビームスプリッタ２１、撮影レンズ２２、ＣＣＤ
２３は、硬貨Ａの両面をそれぞれ撮像する撮像手段を構
成する。

【００１９】判別ユニット２４は、画像処理部、画像メ
モリ部、演算処理部等を有し、ＣＣＤ２３で得られた硬
貨Ａの表裏両面の画像を入力し、画像処理および演算処
理を行い、硬貨Ａの真偽を判別する。

【００２０】以下、判別ユニット２４の処理手順の詳細
を図４のフローチャートにより明らかにしつつ、パター
ン認識装置１の動作を説明する。

【００２１】まず、搬送ベルト６及び回転歯車８によっ
て、硬貨Ａを透明板３上の撮像位置まで搬送する。そし
て、例えば上側照明部１０のＬＥＤ１２を一瞬点灯さ
せ、続いて下側照明部１１のＬＥＤ１４を一瞬点灯させ
ることで、硬貨Ａの上面および下面をＣＣＤ２３により
順次撮像する。

【００２２】このように硬貨Ａの表裏両面が撮像される
と、判別ユニット２４は、硬貨Ａの表裏両面の画像信号
（アナログ画像信号）を入力し、この画像信号をＡ／Ｄ
変換してデジタル画像信号を生成する（図４の手順１０
１）。この時点では、硬貨Ａの表面（図２（ａ）参照）
および裏面（図２（ｂ）参照）のどちらが上面であるか
は、未だ分かっていない。そこで、取り込んだ硬貨Ａの
両面の画像信号のいずれか一方、ここでは上面の画像信
号を便宜上、表の画像データと定義する（同手順１０
２）。

【００２３】続いて、硬貨Ａの両面の画像信号をそれぞ
れ異なる方式で二値化する（同手順１０３）。具体的に
は、硬貨Ａの上面（表）の画像データの二値化において
は、読み込んだデータの値が基準値より低い白データの
ときは「０」とし、読み込んだデータの値が基準値より
高い黒データのときは「１」とする。一方、硬貨Ａの下
面（裏）の画像データの二値化においては、読み込んだ
データが白データのときは「０」とし、読み込んだデー
タが黒データのときは、「１」以外の値、例えば「２」
とする。そして、このように二値化したデータを画像メ
モリ部に記憶する。

【００２４】続いて、画像メモリ部に記憶された硬貨Ａ
の表裏両面のデータを読み出し、図５に示すような硬貨
Ａの中心に対応する位置Ｐ（硬貨パターンの中心Ｐとい
う）を求める（同手順１０４）。

【００２５】続いて、硬貨パターンの中心Ｐを同心とす
る所定の円周Ｃ（図５の点線参照）を設定し、この円周
Ｃ上の複数のデータを抽出して、表裏両面対応する表面
リングデータ群および裏面リングデータ群を生成する
（同手順１０５）。このような表裏のリングデータ群の
一例を図６に示す。このとき、上述した二値化処理によ
って、白データは表面リングデータ群および裏面リング
データ群ともに「０」であるが、黒データについては、
表面リングデータ群では「１」、裏面リングデータ群で
は「２」となっている。

【００２６】続いて、表裏両面対応する表面リングデー
タ群のデータと裏面リングデータ群のデータとを各々加
算して表裏面加算リングデータ群を生成する（同手順１
０６）。このとき、表面リングデータ群および裏面リン
グデータ群のデータパターンに応じて「０」、「１」、
「２」、「３」のいずれかのデータが得られる。例えば
図６に示す例では、抽出位置Ｑ₁〜Ｑ_nにある表面リング
データ群および裏面リングデータ群のデータ同士を各々
加算することで、図７に示すように、「１」、「０」、
「２」、「３」…という表裏面加算リングデータ群が得
られる。

【００２７】続いて、表裏面加算リングデータ群の全デ
ータを加算してリングデータ群総加算値Ｓを求める（同
手順１０７）。続いて、このリングデータ群総加算値Ｓ
と予めメモリに記憶された基準値Ｓ₀とを比較し、リン
グデータ群総加算値Ｓと基準値Ｓ₀との差分が予め設定
された許容範囲内にあるかどうかを判断する（同手順１
０８）。

【００２８】このとき、リングデータ群総加算値Ｓと基
準値Ｓ₀との差分が許容範囲内にあるときは、より確実
な照合を行うべく、表裏面加算リングデータ群のデータ
列と予めメモリに記憶された基準リングデータ群のデー
タ列とを比較し、表裏面加算リングデータ群のデータ列
が基準リングデータ群のデータ列と一致するかどうかを
判断する（同手順１０９）。つまり、図７に示す例で
は、「１」、「０」、「２」、「３」…といったデータ
の順序が、基準リングデータ群のデータ通りであるかを
検出する。ここでは、表裏面加算リングデータ群の全デ
ータのうち例えば９５％以上が基準リングデータ群のデ
ータと一致した場合に、表裏面加算リングデータ群のデ
ータ列が基準リングデータ群のデータ列と一致したもの
とする。

【００２９】そして、表裏面加算リングデータ群のデー
タ列が基準リングデータ群のデータ列と一致したと判断
されると、硬貨Ａが指定硬貨であると認識する（同手順
１１０）。

【００３０】また、手順１０８でリングデータ群総加算
値Ｓと基準値Ｓ₀とを比較した際、リングデータ群総加
算値Ｓと基準値Ｓ₀との差分が許容範囲内にないと判断
されたときは、硬貨Ａの表裏が逆になっている可能性が
ある。そこで、一つの硬貨Ａに対して２回の照合が実行
されたかどうかを判断する（同手順１１１）。このと
き、未だ２回の照合が実行されていないときは、硬貨Ａ
両面の画像信号の表裏を逆にする（同手順１１２）。つ
まり、硬貨Ａの下面の画像信号を表のデータとし、硬貨
Ａの上面の画像信号を裏のデータとする。その後、上記
の手順１０３〜１０８の処理を繰り返し実行する。

【００３１】手順１１１で２回の照合を実行したと判断
されたとき、つまり硬貨Ａ両面の画像信号の表裏を逆に
した場合であっても、リングデータ群総加算値Ｓと基準
値Ｓ ₀との差分が許容範囲内にないと判断されたとき
は、硬貨Ａが指定硬貨でないと認識する（同手順１１
３）。また、手順１０９で表裏面加算リングデータ群の
データ列と基準リングデータ群のデータ列とを比較した
際、表裏面加算リングデータ群のデータ列が基準リング
データ群のデータ列と一致しないと判断されたときも、
硬貨Ａが指定硬貨でないと認識する（同手順１１３）。

【００３２】このようにして硬貨Ａの真偽判別が行われ
ると、その硬貨Ａは回転歯車８及び搬送ベルト７によっ
て送り出される。

【００３３】以上のように本実施形態にあっては、特徴
抽出やフーリエ変換等の複雑な処理を行うことなしに、
硬貨Ａの判別を行うので、硬貨Ａの判別処理を簡略化で
きる。また、硬貨Ａの判別処理の前に、硬貨Ａの角度を
検出する必要がない。従って、特に高価な高速ＣＰＵを
使用しなくても、硬貨Ａの判別処理が短時間で行える。
また、硬貨Ａの表裏両面の画像データ全体ではなく、表
面リングデータ群および裏面リングデータ群を用いて硬
貨Ａの判別を行うので、使用するデータが少なくて済
み、これにより容量の小さいメモリを使用できる。この
ように高速ＣＰＵや大容量メモリが不要となるため、コ
スト削減を図ることができる。

【００３４】また、リングデータ群総加算値Ｓと基準値
Ｓ₀との比較に加え、表裏面加算リングデータ群のデー
タ列と基準リングデータ群のデータ列との比較も行っ
て、硬貨Ａの判別を行うので、硬貨Ａの真偽判別を高精
度に行うことができる。さらに、リングデータ群総加算
値Ｓと基準値Ｓ₀との差が許容範囲内にないと１度判断
されると、硬貨Ａ両面の画像信号の表裏を逆にして、再
度リングデータ群総加算値Ｓと基準値Ｓ₀との比較を行
うので、指定硬貨であるにも拘らず、指定硬貨でないと
認定されることは無い。これにより、硬貨Ａの識別精度
が更に向上する。

【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、表裏両面
対応する表面リングデータ群および裏面リングデータ群
として１組のみ用いているが、より高精度な硬貨Ａの判
別を行うには、硬貨パターンの中心Ｐからの距離が異な
る複数組の表面リングデータ群および裏面リングデータ
群を生成し、これら全てについて上記の処理を行っても
よい。

【００３６】また、上記実施形態では、リングデータ群
総加算値Ｓと基準値Ｓ₀との比較だけでなく、表裏面加
算リングデータ群のデータ列と基準リングデータ群のデ
ータ列との比較をも行っているが、いずれか一方の比較
だけを行ってもよい。この場合には、判別ユニット２４
の処理が簡単になる。

【００３７】さらに、上記実施形態では、表裏両面対応
する表面リングデータ群および裏面リングデータ群を用
いて硬貨Ａの判別を行っているが、複数のデータを有す
るデータ群としては特にリング状のものに限られず、例
えば硬貨パターンの中心Ｐを含む円形状のデータ群とし
てもよい。

【００３８】また、上記実施形態のパターン認識装置１
は、硬貨が指定硬貨であるかどうかを認識するものであ
るが、本発明に係わる認識対象物は、特に硬貨には限定
されず、メダル等のように、表裏両面の少なくとも一方
にパターンが設けられた物であれば適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、認識対象物の表裏両面
の画像信号をそれぞれ異なる方式で二値化して、表裏両
面対応する表面データ群および裏面データ群を生成し、
表面データ群および裏面データ群における表裏両面対応
するデータ同士を各々加算して表裏面加算データ群を生
成し、表裏面加算データ群に基づいて認識対象物を判別
するので、処理時間の短縮化と低コスト化との両立を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパターン認識装置の一実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１に示すパターン認識装置によって認識され
るべき硬貨の表面および裏面を示す図である。

【図３】図１に示す装置本体の内部構造を示す構成図で
ある。

【図４】判別ユニットの処理手順の詳細を示すフローチ
ャートである。

【図５】図４に示す手順１０４で求める硬貨パターンの
中心と手順１０５で設定する円周とを示す図である。

【図６】図４に示す手順１０５で生成する表面リングデ
ータ群および裏面リングデータ群の一例を示す図であ
る。

【図７】図４に示す手順１０５で生成する表面リングデ
ータ群および裏面リングデータ群の一例と、その時に手
順１０６で生成する表裏面加算リングデータ群とを示す
表である。

【符号の説明】

１…パターン認識装置、１６〜２０…ミラー（撮像手
段）、２１…ビームスプリッタ（撮像手段）、２２…撮
影レンズ（撮像手段）、２３…ＣＣＤ（撮像手段）、２
４…判別ユニット（判別手段）、Ａ…硬貨（認識対象
物）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 認識対象物の表裏両面の少なくとも一方
   に設けられたパターンを認識するパターン認識装置にお
   いて、 前記認識対象物の両面をそれぞれ撮像する撮像手段と、 前記認識対象物の両面の画像信号をそれぞれ異なる方式
   で二値化して、表裏両面対応する表面データ群および裏
   面データ群を生成し、前記表面データ群および前記裏面
   データ群における表裏両面対応するデータ同士を各々加
   算して表裏面加算データ群を生成し、前記表裏面加算デ
   ータ群に基づいて前記認識対象物を判別する判別手段と
   を備えたことを特徴とするパターン認識装置。
2. 【請求項２】 前記判別手段は、前記表裏面加算データ
   群の全データを加算してデータ群総加算値を求め、前記
   データ群総加算値と予め設定された基準値とを比較する
   ことにより、前記認識対象物を判別することを特徴とす
   る請求項１記載のパターン認識装置。
3. 【請求項３】 前記判別手段は、前記表裏面加算データ
   群のデータ列と予め設定された基準データ群のデータ列
   とを比較することにより、前記認識対象物を判別するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のパターン認識装
   置。