JPH09319921A - 紙幣識別機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動販売機、両替機等に搭載される紙幣識別
機の識別率を改善すること。 【解決手段】 紙幣識別機１は、正規化相関によるパタ
ーンマッチングにより、紙幣３の真偽の識別を行なう。
紙幣３の真札のマスタパターンＰ０はＥＥＰ−ＲＯＭ１
５に保持されている。識別対象の紙幣３の濃度データパ
ターンＰ１を光センサ６を介して取得し、これをマスタ
パターンＰ０と一致するか否かをパターンマッチングに
より照合する。従来のような論理和方式のように、セン
サ感度、搬送機構のばらつき等によって識別率が低下す
ることなく、識別を行なうことができる。また、マスタ
パターンの作成のために、膨大な紙幣のデータをサンプ
リングする必要もない。したがって、廉価で識別率が高
い識別機を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種商品の自動販
売機等に内蔵されて投入された紙幣の真偽を識別する紙
幣識別機に関するものである。また、本発明は、紙幣以
外の金券等を識別するための紙葉類識別機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】自動販売機等に使用されている紙幣識別
機は、透過型の光センサを用いて紙幣の濃度パターンを
読み取り、読み取った濃度パターンを予め記憶保持して
いるマスタパターンと比較して、紙幣の真偽を識別する
ようになっている。一般的に採用されている識別方式と
して、２値論理和方式および多値論理和方式がある。

【０００３】論理和方式とは、多数枚の紙幣の濃度デー
タを読み取り、これらのデータの論理和を抽出して、そ
れを期待値（マスタパターン）として使用する方法であ
る。真偽の識別の対象となる紙幣から取得された濃度デ
ータは絶対値で処理される。したがって、センサ周囲の
温度条件に応じてセンサ感度等が変動すると、それに伴
って取得される濃度データも変動する。また、データ取
得時における紙幣搬送系の乱れも取得データに影響を与
える。

【０００４】このような様々なばらつきを同一の期待値
に盛り込むために、期待値自体の許容範囲を或る程度広
げておく必要がある。このようにしないと、上記のよう
に、温度条件、搬送系の乱れ等に応じて取得データが変
動すると、偽札でない紙幣から取得したデータが期待値
から外れてしまい、偽札であると識別される可能性が増
大してしまう。しかし、このように期待値の許容範囲を
広げると、偽札を誤って真札であると識別してしまう可
能性も増大する。

【０００５】このように、従来の論理和方式による紙幣
の真偽の識別方法では、真札データの期待値の許容範囲
を広げておく必要があるので、必然的に識別率の低下を
招いている。

【０００６】このような弊害を回避するためには、例え
ば、金融機関等におけるＡＴＭ等に搭載されている高度
な紙幣識別機を採用すればよい。しかし、一般に使用さ
れている自動販売機や両替機に、このような高度で高価
な紙幣識別機を搭載することは現実的ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような弊害のある論理和方式を採用することなく、紙
幣の識別をより精度良く行なうことのできる廉価な紙幣
識別機を実現することにある。また、本発明は、紙幣以
外の金券等の真偽を識別するための識別機を実現するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の紙幣識別機では、画像解析の分野におい
て知られているパターンマッチングの手法を採用して、
紙幣の真偽の識別を行なうようにしている。このパター
ンマッチングは、光センサを用いて紙幣を走査すること
によって得られた濃度データ等をｎ次元のベクトルとし
て捕らえることにより、ベクトルの内積を計算し、この
内積をノルムで除算した値をマッチングの度合いとして
採用するものである。

【０００９】本発明では正規化相関によるパターンマッ
チングによって、紙幣の真偽を識別している。この方法
は、取得された濃度データを絶対値として扱い、この濃
度データを、絶対値によって規定されているマスタパタ
ーンと比較して、紙幣に真偽を識別する論理和方式とは
異なる。すなわち、濃度データパターンのパターン自体
をマスタパターンと照合することにより、紙幣の真偽を
識別している。このために、取得された濃度データパタ
ーンのコントラストの高低に影響されることなく、常に
精度のよい識別を行なうことができる。

【００１０】なお、本発明の紙幣識別機は、紙幣以外の
金券等の真偽を識別するための識別機としてもそのまま
用いることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１には、本発明を適用した紙幣
識別機の概略構成を示してある。紙幣識別機１の紙幣搬
送機構２の構成は一般的に使用されているものと同様で
ある。すなわち、紙幣搬送機構２は、紙幣３の挿入口４
と、この挿入口４から挿入される紙幣３を搬送路に沿っ
て搬送するためのローラ群５とを備えている。この紙幣
搬送機構２の搬送路には、例えば、透過型の光センサ６
が配置されている。光センサ６は、搬送される紙幣３の
一方の側に位置する発光素子６ａと、反対側に位置する
受光素子６ｂとを備えている。識別対象の紙幣が厚い場
合には、透過型センサの代わりに反射型センサを使用す
ればよい。

【００１２】紙幣識別機１はマイクロコンピュータから
なる識別ユニット１０を備えている。この識別ユニット
１０は、ドライバ７を介して搬送モータ８を駆動制御す
ることにより、紙幣の搬送を制御する。また、光センサ
６の出力をＡ／Ｄ変換ポート１１を介して受け取り、識
別対象の紙幣３の濃度パターンＰ１を検出する。ＣＰＵ
１２は、ＲＯＭ１３に格納されている正規相関によるパ
ターンマッチングプログラムに従って、ＲＡＭ１４を作
業領域として利用して、取得された濃度パターンＰ１
を、ＥＥＰ−ＲＯＭ１５に格納されているマスタパター
ンＰ０と比較する。比較した結果、識別対象の紙幣３が
真札である場合には、そのまま紙幣３を取込む。この後
は、当該紙幣識別機が組み込まれている自動販売機、両
替機等における動作が実行される。しかるに、識別対象
の紙幣３が偽札である場合には、搬送機構２を駆動し
て、挿入された紙幣３を挿入口４から排出する。

【００１３】本例の識別ユニット１０において実行され
る識別動作は、上記のように、正規相関によるパターン
マッチングである。この方法は、光センサ６により紙幣
３を走査して得られた濃度データパターンＰ１をｎ次元
のベクトルとして捕らえることにより、ベクトルの内積
を計算し、この値を、マスタパターンＰ０に対して実際
に取得された濃度でーたパターンＰ１のマッチングの度
合いとして採用するものである。この方法によるマッチ
ングの度合いは余弦で表され、したがって、「１」が最
大値となる。すなわち、同一のデータパターン同士を計
算した場合には、その結果は「１」となる。逆に、最も
ずれたデータパターン同士、換言すると、１８０度ずれ
たベクトル同士の計算結果は最小値「−１」となる。こ
のように、本方法では、識別結果（演算結果）の値は
「−１」から「１」までの値を取ることになる。

【００１４】この正規化相関による類似度について簡単
に説明する。一般には、上記のようにマスタパターンＰ
０および取得されたデータパターンＰ１は共に（ｍ×
ｎ）次元上のベクトルであるが、これを２次元のベクト
ルとして説明する。

【００１５】二次元ベクトルとしてのマスタパターンＰ
０（２）とデータパターンＰ１（２）が類似している場
合とは、図２（Ａ）に示すベクトル図のように、双方の
なす角度θが「０」に近い場合である。これに対して、
双方のパターンが類似していない場合は、図２（Ｂ）に
示すように、角度θが大きい場合である。最も類似して
いない場合には、図２（Ｃ）に示すように、角度θが１
８０度となる。

【００１６】ここで、内積は次の式で定義される。

【００１７】

【数１】

【００１８】この式により規定されるｃｏｓθを類似度
として採用したものが正規化相関である。この式から分
かるように、取得されるデータパターンのコントラスト
が増減しても、ｃｏｓθの値はそれに関係しない。した
がって、光センサの感度が温度条件等によって増減して
も、それによって、紙幣の識別精度が低下することがな
いという利点がある。

【００１９】なお、本例の紙幣識別機１においては、Ｃ
ＰＵの負荷を低減するために、演算量を減らすようにし
ている。具体的には、取得したデータパターンＰ１の平
均化処理を最初の１回のみとしている。また、濃度を４
ビットにしている。さらに、内積をノルムで割る処理
を、毎回行なわずに、内積が最大のもののみをノルムで
割ってｃｏｓθの値を求めるようにしている。

【００２０】本発明者らの実験によれば、８ビットＣＰ
Ｕが搭載された本例の識別機１によるパターンマッチン
グにより紙幣の識別を行なった場合、無作為のマスタパ
ターンＰ０を作成した場合においても、その識別率は９
０パーセント程度になることが確認された。このことか
ら、マスタパターンの選択を適切に行なえば、ほぼ１０
０パーセントに近い識別率を得ることも可能である。

【００２１】また、本例の識別機１が従来における論理
和方式の識別機と大きく異なる点は、マスタパターンの
作成が容易であるという点である。すなわち、従来にお
いては、マスタパターン作成のために、多数枚の紙幣の
データをサンプリングする必要がある。しかし、本例の
方法を採用した識別機では、基本的に１枚の紙幣から取
得したデータをそのままマスタデータとして採用して
も、９０パーセント程度の識別率を実現することができ
る。したがって、マスタパターンの作成が非常に簡単に
なる。

【００２２】この利点は、次のように活用することがで
きる。すなわち、紙幣識別機として機能する識別機にお
いて、マスタパターンが記憶されているメモリを本例の
ように書換え可能なものとし、例えば、福引券を読み取
って、それをマスタパターンとして紙幣のマスタパター
ンの代わりに記憶させれば、福引券専用の識別機を直ち
に実現することができる。

【００２３】（その他の実施の形態）なお、本例ではセ
ンサを１個取付けた場合を説明した。勿論、センサを多
数個取り付けて、これらの出力に基づき制御を行なって
もよい。また、識別ユニット１０を識別機１に対して着
脱可能としておけば、識別ユニットを交換するのみで、
紙幣以外の各種の金券等の識別機を実現できる。さらに
は、識別ユニットにおけるマスタパターンを記憶してい
るメモリを交換可能なものとしておけば、メモリ交換の
みで、各種の識別機を実現できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の紙幣識別
機は、識別方法として従来の論理和方式の代わりに正規
化相関によるパターンマッチングを採用している。した
がって、光センサの感度等に応じて識別率が低下する等
の弊害を回避でき、識別率を改善することができる。ま
た、マスタパターンの作成に当たり、センサ感度、紙幣
搬送系のばらつき等を考慮する必要が無いので、その作
成が非常に簡単になる。さらには、マスタパターンの作
成が簡単になるので、その記憶手段として書換え可能な
ものを用意しておけば、紙幣以外の金券等を識別するた
めの識別機を簡単に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した紙幣識別機の概略構成図であ
る。

【図２】正規化相関によるパターンマッチングを示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 紙幣識別機 ２ 紙幣搬送機構 ３ 紙幣 １０ 識別ユニット １２ ＣＰＵ １５ マスタパターンが記憶されたＥＥＰ−ＲＯＭ Ｐ０ マスタパターン Ｐ１ 識別対象の紙幣から取得した濃度データパターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙幣の表面を少なくとも１個の磁気セン
   サ、反射型あるいは透過型の光センサを用いて走査し、
   当該光センサの出力に基づき前記紙幣の真偽を識別する
   紙幣識別機において、 前記紙幣のマスタパターンを記憶した記憶手段と、当該
   マスターパターンと前記光センサの出力とを正規化相関
   によるパターンマッチングを用いて照合して、前記光セ
   ンサで走査された紙幣の真偽を判別する判別手段とを有
   することを特徴とする紙幣識別機。
2. 【請求項２】 請求項１において、紙幣以外の金券等の
   真偽の識別を行なうことを特徴とする紙葉類識別機。