JPH10198837A - 紙葉判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の判別処理を高速で行うことができ、
かつ、誤読率の低減に寄与することができる紙幣その他
紙葉類の判別装置を提供する。 【解決手段】 紙幣Ｐの外形寸法を算出し（Ｓ１０）、
紙幣Ｐ自体の読取りデータパターンを求める（Ｓ２
０）。次に、通過位置および斜行角度θに基づいて、紙
幣Ｐの読取りデータパターンＲＰを、初期判別金種の基
準データパターンＢＰに対して位置合わせし（Ｓ３
０）、読取りデータパターンＲＰの一部分と、前記初期
判別金種の紙幣Ｐについて紙幣Ｐの通過方向を判定する
（Ｓ４０）。予め記憶されている切り出し位置を参照し
て斜行時の切り出し位置を計算し（Ｓ５０）、切り出し
位置の画像の斜行角度θを所定の数式に従ってメモリ上
で補正し（Ｓ６０）、正規化相関マッチングを施す（Ｓ
７０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、紙幣及び小切手
類その他の紙葉類の種類と真偽を判別する紙葉判別装置
に関し、特に、高精度の紙葉判別処理を高速で行うこと
ができるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、紙幣整理機や現金入出金装置
等には、客が投入した紙幣の金種や真偽を判別して金庫
に収納する紙幣判別装置が使用されている。図９には、
従来より一般的に知られている紙幣判別装置の概略が示
されている。イメージセンサ２は、一次元のイメージを
検出するリニアイメージセンサであり、判別すべき紙幣
Ｐは、判別処理速度を高めるために、移送方向Ｆに対し
て横向きにイメージセンサ２を通過するよう移送され
る。従って、該イメージセンサ２は、前記紙幣Ｐの縦方
向（長手方向）を光学的に走査する。イメージセンサ２
の上流側に設けられた発光素子と受光素子とで構成され
るタイミングセンサ１は、移送されてくる紙幣Ｐの先端
による遮光作用によって、該紙幣Ｐの先端を検出し、紙
幣検出信号を出力する。この紙幣検出信号に呼応して、
イメージセンサ２から出力される各スキャンごとのアナ
ログのビデオ信号が、ディジタルの階調（多値）データ
に変換後、メモリ３に格納され始める。こうして、前記
紙幣Ｐがイメージセンサ２に対して移動されることによ
って、該紙幣Ｐの全面の多値データがメモリ３に格納さ
れる。その後、紙幣判定部４では、このようにしてメモ
リ３に格納された前記紙幣Ｐの全面についての多値デー
タに基づいて、前記紙幣Ｐのエッジを検出することによ
って、前記紙幣Ｐの金種および真偽をその外形寸法に関
して判別する。さらに、紙幣判定部４は、前記紙幣Ｐに
印刷された印章、肖像等の印刷パターンに対応する前記
多値データのデータパターン（以下、読取りデータパタ
ーンという）に基づき、基準メモリ５に各紙幣Ｐごとに
予め用意された基準データパターンとパターンマッチン
グすることによって、前記紙幣Ｐの金種および真偽をそ
の印刷パターンに関して判定する。

【０００３】紙幣Ｐは前後、表裏方向に合計４種類の方
向に投入される可能性があり、従って、前記４種類の方
向にイメージセンサ２を通過する可能性があることを考
慮して、前記基準メモリ５には、これら各通過方向ごと
に基準データパターンが用意されている。さらに、この
種の紙幣判別装置においては、上記のように複数金種の
紙幣Ｐがそれぞれ横向きにタイミングセンサ１およびイ
メージセンサ２を通過する構成であるので、タイミング
センサ１およびイメージセンサ２に至る移送路は、長手
方向長さ（以下、単に、長さと言う）が異なる各金種の
紙幣Ｐを適当な余裕を持って移送できるよう、長さＬが
最大の紙幣（すなわち、１万円札）Ｐより幾分大きい幅
を有している。このため、当該装置に投入される各紙幣
（とりわけ、１万円札より長さの短い５千円札および千
円札）Ｐは、前記移送路の幅方向における様々異なる位
置を通過することになる。従って、イメージセンサ２に
対する前記紙幣Ｐの通過位置も様々異なることになる。
これに対処するために、各紙幣Ｐごとの前記基準データ
パターンも、イメージセンサ２に対する紙幣Ｐの様々異
なる各通過位置ごとに格納されている。つまり、従来に
おいては、各紙幣Ｐの前記イメージセンサ２に対する通
過方向ごとに、基準データパターンが格納されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の紙幣判別装置にあっては、投入された各紙幣Ｐを判
別するために、各紙幣Ｐごとの基準データパターンを、
イメージセンサ２に対する各通過方向ごとに格納してい
るので、データパターンとマッチングすべき基準データ
パターンの数が極めて多くなり、その結果、紙幣判別処
理時間が大変長くなっていた。また、容量の大きな基準
メモリ５が必要であった。これらの問題点を軽減するた
めに、基準データパターンの数を減らすと、両パータン
間の位置的な一致度が低下して、正確なマッチングを行
うことができず、その結果、高精度での紙幣判別を行う
ことができなくなる、という問題点があった。さらに、
従来の紙幣判別装置にあっては、各国の紙幣に判別処理
を施す場合に、このような特徴抽出を各国毎に行う必要
があり、装置の開発に多大な時間を要するという問題が
あった。本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その
目的は、高精度の紙葉判別処理を高速で行うことがで
き、かつ、誤読率の低減に寄与することができる紙葉判
別装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る紙葉判別装
置は、投入された紙葉の一面を光学的に走査して当該紙
葉面の濃淡に応じた多値データを各画素ごとに読み取る
読取手段と、該多値データに基づいて当該紙葉のエッジ
を検出して当該紙葉の外形及び読取り時の斜行角度を検
出する外形検出手段と、当該紙葉の多値データ値を複数
の隣接した画素ごとに演算する演算手段と、該演算結果
値をデータ要素として当該紙葉の読取りデータパターン
を作成する作成手段と、各種の真正の紙葉における特徴
的範囲に対応する基準データパターンを該読取りデータ
パターンの２倍の分解能のデータ要素で予め格納する基
準パターン格納手段と、検出された前記外形及び斜行角
度に基づいて、前記読取りデータパターンを該基準デー
タパターンに対応させて位置合わせする位置合わせ手段
と、各種の真正の紙葉における特徴的範囲に対応させて
前記読取りデータパターンの一部を抽出するための切り
出し位置を予め格納する切り出し位置格納手段と、該切
り出し位置を参照して当該紙葉の斜行角度に対応する切
り出し位置を算出する切り出し位置算出手段と、位置合
わせされた前記読取りデータパターンのうち、算出され
た該切り出し位置に対応する範囲のみを切り出す範囲切
り出し手段と、前記切り出された範囲の読取りデータパ
ターンと前記基準データパターンとの間で、相関値マッ
チングを行って投入された当該紙葉の種類を判別する判
別手段とを有するものである。これによって、紙葉の一
部分の特徴的範囲のみに対応する読取りデータパターン
を切り出すことができ、相関値マッチングに係わる処理
時間の短縮を図ることができる。また、単一の基準デー
タパターンを使用して高精度の相関値マッチングを行う
ことができ、その結果、膨大なデータ処理量を必要とせ
ず、高精度の紙葉判別処理を高速で行うことができる。
さらに、文字部等の特徴的部分のみを切り出し、相関値
マッチングを施すことで、誤読率を低減させることがで
きる。さらにまた、各国の紙幣毎に対応する特徴的部分
のみを切り出して、相関値マッチングを施すことで、誤
読率を低減することができ、従来の紙幣判別装置のよう
に、各国の紙幣に判別処理を施す場合に、特徴抽出を各
国毎に行う必要がなく、装置の開発に要する時間を削減
することができる。本発明によれば、上記判別手段は、
範囲切り出し手段によって切り出された１範囲または複
数範囲の読取りデータパターンと基準データパターンと
の間で、相関値マッチングを行うようにしてよい。これ
により、膨大なデータ処理量を必要とせず、高精度の紙
葉判別処理を高速で行うことができ、さらに、各国の紙
幣毎に対応する特徴的部分のみを切り出して、相関値マ
ッチングを施すことで、誤読率を低減することができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明を詳細に説明する。以下では、この発明の紙葉判別装
置を紙幣判別装置として構成し実施した一例について説
明するが、小切手や有価証券等、その他の紙葉類の判別
装置として構成することもできるのは勿論である。図１
はこの発明の一実施の形態に係る紙幣判別装置のハード
ウエア構成例を示すブロック図であり、図２は図１の装
置の動作を説明する図である。ここでは、便宜上、日本
の紙幣（１万円札、５千円札および千円札）を処理する
場合に限定して説明を行う。まず、この実施の形態で
は、図２の（ａ）に示すように、イメージセンサ１０
（ここでは、分かり易さのため破線で示す）は移送路１
２を横切るよう設けられており、紙幣判別処理を高速化
するために、判別すべき紙幣Ｐは、移送ローラ１３によ
って、移送方向Ｆに対して横向きにイメージセンサ１０
を通過しながら、該イメージセンサ１０によって、その
長さＬ方向に光学的に走査されるようになっている。ま
た、ここでは、前記イメージセンサ１０は、図示しない
ＬＥＤアレイから発射される光の反射光（反射イメー
ジ）を受光することによって、一次元のイメージを検出
するリニアイメージセンサである。この実施の形態で
は、イメージセンサ１０は、紙幣Ｐをラインスキャン
（一点鎖線Ｓで示す）する１画素当り１ｍｍの反射イメ
ージを検出するものとする。イメージセンサ１０の下方
に設けられた紙幣移送用の移送ローラ１３は、前記紙幣
Ｐをイメージセンサ１０に対して移送方向Ｆに移送する
ものであり、この移送の速度に比例する所定のスキャン
ピッチで、イメージセンサ１０は前記紙幣Ｐの１つの面
全体をスキャンできるようになっている。

【０００７】さらに、この実施の形態では、前記反射イ
メージの濃淡レベルの変化によって紙幣Ｐを検出できる
よう、移送路１２において、イメージセンサ１０の下方
に設けられた前記移送ローラ１３は黒色であり、且つ、
イメージセンサ１０は、紙幣Ｐが移送されてくる前から
（例えば、紙幣Ｐがこの装置の所定の紙幣投入口に投入
されたことが検出された時点から）スキャン動作を行う
ようになっている。このようにして、後で詳述するよう
に、紙幣Ｐが投入された後、最初に、イメージセンサ１
０の出力レベルが、紙幣Ｐが存在していないときにおけ
る移送ローラ１３による黒レベルから白レベルに立ち上
がった時に、紙幣Ｐの移送方向Ｆ先端がイメージセンサ
１０を通過したことが検出される。この先端検出時点か
ら、後述のようにして、イメージセンサ１０の各水平方
向のラインスキャン（以下、単に水平スキャンＳと言
う）ごとの出力データがメモリに格納される動作（つま
り、取り込まれる動作）が開始される。その後、所定の
スキャンピッチで多数回の水平スキャンＳが行われた
後、イメージセンサ１０の出力レベルが黒レベルに立ち
下がり、その黒レベルが所定時間継続した時に、前記紙
幣Ｐの移送方向Ｆ後端がイメージセンサ１０を通過した
ことが検出され、この後端検出時点において、イメージ
センサ１０の出力データの格納動作が終了されるように
なっている。このような構成により、この実施の形態に
あっては、従来必要であったタイミングセンサ（図９の
符号１）を設ける必要が無く、その分、装置の構成が簡
略化されている。

【０００８】日本の１万円札、５千円札および千円札か
らなる紙幣Ｐは、幅は同一であるが、長さＬはそれぞれ
異なるため、各紙幣Ｐの長さＬは紙幣判別のための重要
な特徴点となり得る。この点に着目して、この実施の形
態では、紙幣Ｐの金種および真偽を判別するとともに、
紙幣Ｐにおける許容できない程度の欠損部分を検出する
目的のためにも、各紙幣Ｐの長さＬを１ｍｍ単位の細か
い分解能で検出するようにしている。しかし、紙幣判別
装置においては、紙幣Ｐの判別処理をできるだけ高速化
したい要求があるにも関わらず、従来のように各紙幣Ｐ
に印刷された印刷パターンをも細かい分解能で検出して
いたのでは、データ処理量が膨大となって、処理時間が
長くなる。そこで、この実施の形態では、図１に例示す
る構成によって、紙幣Ｐの重要な特徴点である長さＬを
含む外形寸法は細かい分解能で検出し、しかし、その検
出した外形寸法を示すデータとしては、最少限のものを
取り込むようにしている。一方、比較的簡単に自動検出
可能な印刷パターンについては、前記外形寸法の検出よ
り粗い分解能で検出するようにしている。

【０００９】図１において、マイクロプロセッサ１６
は、該紙幣判別装置の動作全体を制御するものである。
クロック発生器１４は、該装置の基本的な動作クロック
信号を発生する。例えば、紙幣投入センサによって、あ
る紙幣Ｐが該装置に投入されたことが検出されると、ス
タートパルス発生器１８は、前記動作クロック信号によ
って規定されるタイミングに従って、イメージセンサ１
０による各水平スキャンＳの開始を指示するスタートパ
ルスを発生する（図２の（ｂ）参照）。このスタートパ
ルスに応じて、前記イメージセンサ１０では、紙幣Ｐの
移送速度に対応した所定ピッチでの水平スキャンＳを開
始する。スキャンカウンタ１９は、図２の（ｄ）に示す
ように、各水平スキャンＳの開始から終了までの画素数
をカウントすることにより、各水平スキャンごとの画素
位置（ビット位置）を出力する。イメージセンサ１０か
ら出力されるアナログのビデオ信号は、各画素ごとに、
Ａ／Ｄ変換器２０によってディジタルの階調データ、す
なわち、多値データに変換される。各多値データは、イ
メージセンサ１０が出力した１画素の濃淡レベルを、多
値で量子化したデータである。各水平スキャンＳ当りの
多値データの値によって示される波形図は、図２の
（ｃ）のようである。

【００１０】図１において、判別すべき紙幣Ｐの外形寸
法を検出するために、紙幣Ｐの水平スキャンＳ方向のエ
ッジを各画素（この例では１ｍｍ）ごとの分解能で検出
し、検出したエッジの位置を示すデータを取り込むため
の構成要素は、次のようである。スライスレベルレジス
タ２１には、前記多値データを二値データに変換するた
めの所定のスライスレベル（図２の（ｃ）においてＳＬ
で示す）が格納されている。このスライスレベルＳＬと
しては、前記移送ローラ１３の“黒”と紙幣Ｐにおける
無印刷部分（特に、エッジ部分）の“白”とを判別でき
るレベルが設定されている。二値化部２２は、各前記多
値データのレベルとスライスレベルとを比較し、これに
より、前記多値データを例えば“黒”、“白”を示す二
値データに変換する。二値化部２２から出力される各水
平スキャンＳごとの二値データは、立上り／立下り検出
部２４に与えられる。

【００１１】前記立上り／立下り検出部２４では、各水
平スキャンＳごとに、前記二値データが“黒”データか
ら“白”データに変化した時点を、イメージセンサ１０
の出力レベルの立上り（紙幣Ｐの左側エッジに対応す
る）として検出し、前記二値データが“白”データから
“黒”データに変化した時点を、イメージセンサ１０の
出力レベルの立下り（紙幣Ｐの右側エッジに対応する）
として検出するものである。この実施の形態では、マイ
クロプロセッサ１６は、前述のように、前記紙幣Ｐが投
入されたことが検出された後、該検出部２４を介して、
最初に、イメージセンサ１０の出力レベルが黒レベルか
ら白レベルに立ち上がったことが検出された時に、紙幣
Ｐの移送方向Ｆ先端がイメージセンサ１０を通過したこ
とを検出する。その後、前記紙幣Ｐについて所定ピッチ
での多数回の水平スキャンが終わり、イメージセンサ１
０の出力レベルが黒レベルに立ち下がり、その黒レベル
状態が所定時間継続した時に、前記紙幣Ｐの移送方向Ｆ
後端がイメージセンサ１０を通過したことを検出するよ
うになっている。

【００１２】各水平スキャンＳごとに、前記立上り／立
下り検出部２４によって立上りが検出されると、その時
点においてスキャンカウンタ１９によって出力されるビ
ット位置が、立上りラッチ２６にラッチされる。また、
その後、立上り／立下り検出部２４によって立下りが検
出されると、その時点においてスキャンカウンタ１９に
よって出力されるビット位置が、立下りラッチ２８にラ
ッチされる。こうして、立上りラッチ２６および立下り
ラッチ２８にラッチされた立上りおよび立下りのビット
位置は、マイクロプロセッサ１６に与えられる。マイク
ロプロセッサ１６では、前記ビット位置を外形データメ
モリ３０に格納する。こうして、外形データメモリ３０
には、各水平スキャンＳごとの立上りおよび立下り、す
なわち、前記紙幣Ｐのエッジのビット位置が、前記紙幣
Ｐの外形データとして格納されることになる。その後、
マイクロプロセッサ１６では、このようにして外形デー
タメモリ３０に格納された外形データに基づいて、前記
紙幣Ｐの外形寸法を検出し、基準外形メモリ３８に予め
格納されている各々の紙幣の基準外形寸法と比較照合す
ることにより、前記紙幣Ｐをその外形寸法に関して判別
する。

【００１３】さらに、図１において、判別すべき紙幣Ｐ
の印刷パターンを、前記外形寸法検出時より粗い分解能
で検出して取り込むための構成要素は、次のようであ
る。上述のように立上り／立下り検出部２４によって立
上りが検出されると、前記Ａ／Ｄ変換器２０によってデ
ィジタル化された各水平スキャンＳごとの多値データ
は、第１の加算回路３４に与えられる。第１の加算回路
３４では、分周器３５によって発生される、クロック信
号をＮ分の１（例えば４分の１とする）に分周したタイ
ミング信号に従って、図３の（ａ）に示すように、水平
方向４画素ごとの多値データの値Ｄ０，Ｄ１，…を加算
し、水平方向加算値Ｈ０，Ｈ１，…を作成する。さら
に、第２の加算回路３６では、図３の（ｂ）に示すよう
に、各水平スキャンＳごとの水平方向加算値Ｈ０，Ｈ
１，…を、垂直方向４画素ごとに加算し、垂直方向加算
値Ｖ０，Ｖ１，…を作成する。各水平スキャンＳごとの
垂直方向加算値Ｖ０，Ｖ１，…は、ＦＩＦＯメモリ３７
に記憶される。このＦＩＦＯメモリ３７は、マイクロプ
ロセッサ１６とは非同期で、上記各種要素による垂直方
向加算値Ｖ０，Ｖ１，…作成処理が行えるようタイミン
グ調整を行うためのものである。マイクロプロセッサ１
６では、ＦＩＦＯメモリ３７に記憶されたこれらの垂直
方向加算値Ｖ０，Ｖ１，…を、読取りパターンデータと
してパターンデータメモリ３９に格納する。こうして、
パターンデータメモリ３９には、イメージセンサ１０の
４×４画素、つまり、この場合、４ｍｍ×４ｍｍごとの
読取りパターンデータＶ０，Ｖ１，…が格納される。以
下、説明上、各読取りパターンデータＶ０，Ｖ１，…
を、読取りデータ要素Ｖという。後で説明するように、
上位コンピュータ３２では、このようにしてパターンデ
ータメモリ３９に格納された読取りデータ要素Ｖに基づ
いて前記紙幣Ｐ自体の全体的な読取りデータパターンＲ
Ｐを求め、該読取りデータパターンＲＰの一部と、各金
種の真正の紙幣における特徴的範囲に対応させて当該読
取りデータパターンＰＲの一部を抽出するための切り出
し位置を予め切り出し位置メモリ４１に格納する。ここ
で、斜行補正後の読取りデータパターンＰＲの一部を格
納するための切り出しメモリ４３と、基準パターンメモ
リ４０に予め格納された基準データパターンＢＰとを、
後で示す相関値計算式を利用してマッチングし、これに
より、前記紙幣Ｐをその印刷パターンに関して判別す
る。

【００１４】なお、上記実施の形態において、紙幣Ｐの
印刷パターンを検出するために、前述したように紙幣Ｐ
の全面のデータを間引くことなく取り込むようにした理
由は、間引いて取り込む場合には、印刷パターンが線画
であるために、サンプリングピッチと印刷された線のピ
ッチとの関係によりモアレ縞が発生してしまい、不安定
な検出となるからである。また、取り込んだデータが抜
けのない連続したデータであるため、任意の位置のパタ
ーンを選択的に検出可能になる。また、図１の一点鎖線
で囲った構成要素は、ハードウエア回路に限らず、ソフ
トウエア処理によって実現してもよい。また、この実施
の形態に係る装置を利用して、判別すべきすべての金種
の紙幣に関する基準外形および基準データパターンＲＰ
を格納しておけば、日本の紙幣に限らず、外国の紙幣に
も容易に対応できる。さらに、上記実施の形態のように
イメージセンサ１０が反射光を受光するタイプに限ら
ず、イメージセンサ１０が透過光を受光するタイプであ
ってもよい。

【００１５】前記基準パターンメモリ４０に各金種の紙
幣Ｐごとに格納された基準データパターンＢＰについ
て、図４を参照して説明する。この実施の形態にあって
は、各金種の紙幣Ｐのイメージセンサ１０に対する各通
過方向ごとに、読取りデータパターンＲＰの２倍の分解
能を持つ１つの基準データパターンＢＰが格納されてい
るにすぎない。すなわち、以下に説明するように、この
実施の形態では、前記基準データパターンＢＰは、前記
読取りデータ要素Ｖと同じ４ｍｍ×４ｍｍのサイズを有
する基準データ要素を、２ｍｍのピッチで有するもので
ある（なお、前記読取りデータ要素Ｖは４ｍｍのピッ
チ）。より詳しく説明すると、前記各金種の紙幣の基準
データパターンＢＰを作成するためには、この実施の形
態の上記装置を利用して上述と略同様な処理を行うこと
によって、各金種の真正の紙幣Ｐの全面を光学的に読取
り、図４の（ａ）に示すような、該紙幣Ｐの全面に関す
る２ｍｍ×２ｍｍデータ要素Ａからなるオリジナルデー
タパターンＯＰを得る。次に、このオリジナルデータパ
ターンＯＰにおける上下、左右方向に隣接する４つのデ
ータ要素の値を、２ｍｍずつずらしながら、順次加算す
ることによって、図４の（ｂ）に示すような、４ｍｍ×
４ｍｍの基準データ要素Ｂからなる基準データパターン
ＢＰを作成する。この例の場合、例えば、基準データ要
素Ｂ11は、オリジナルデータパターンＯＰのデータ要素
Ａ00、Ａ01、Ａ10およびＡ11を加算したものであり、基
準データ要素Ｂ12は、Ａ01、Ａ02、Ａ11およびＡ12を加
算したものであり、基準データ要素Ｂ21は、Ａ10、Ａ1
1、Ａ20およびＡ21を加算したものであり、基準データ
要素Ｂ22は、Ａ11、Ａ12、Ａ21およびＡ22を加算したも
のである。

【００１６】このようにして、図５に示すように、前記
基準パターンメモリ４０には、それぞれ４ｍｍ×４ｍｍ
のサイズを有する基準データ要素Ｂが、２ｍｍのピッチ
で予め格納されている。なお、図５では、それぞれ４ｍ
ｍ×４ｍｍのサイズを有する、基準データ要素Ｂ11、該
要素Ｂ11から右方向に２ｍｍずれた基準データ要素Ｂ1
2、および、要素Ｂ11から下方向に２ｍｍずれた基準デ
ータ要素Ｂ21のみが例示されているが、破線で略示する
ように、その他の基準データ要素も２ｍｍのピッチで順
次格納されている。

【００１７】次に、前記マイクロプロセッサ１６が行う
紙幣判別処理を図６を参照して説明する。先ず、ステッ
プＳ１０では、前記マイクロプロセッサ１６は、外形デ
ータメモリ３０に格納された紙幣Ｐの外形データに基づ
いて、該紙幣Ｐのイメージセンサ１０に対する通過位置
および斜行（スキュー）角度θを検出し、さらに、この
検出に基づいて、前記紙幣Ｐの外形寸法、特に長さＬを
算出する。この長さＬは、例えば、前記紙幣Ｐの左右の
エッジデータのうち、該紙幣Ｐの非欠損部分のエッジデ
ータを利用して、該紙幣Ｐの左右のエッジ位置の差分値
の平均値を求め、該平均値を斜行角度θで補正すること
によって算出する。そして、このようにして求めた外形
寸法と適合する基準外形メモリ３４内の基準外形寸法を
検出し、該適合した基準外形寸法の金種を初期判別金種
として決定する。次に、ステップＳ２０では、パターン
データメモリ３９に格納された読取りデータ要素Ｖのう
ち、紙幣Ｐに関するものだけ（つまり、背景地である移
送ローラ１３に関するデータを除いたもの）を切り出す
ことによって、前記紙幣Ｐ自体の読取りデータパターン
を求める。

【００１８】さらに、ステップＳ３０では、前記紙幣Ｐ
のイメージセンサ１０に対する通過位置および斜行角度
θに基づいて、パターンデータメモリ３９に格納されて
いる該紙幣Ｐの読取りデータパターンＲＰを、前記基準
パターンメモリ４０に格納された、前記初期判別金種の
基準データパターンＢＰに対して位置合わせする（正規
化）。この場合、基準データパターンＢＰの基準データ
要素のピッチは２ｍｍであるので、この読取りデータパ
ターンＲＰの位置合わせも、このピッチに等しい高い精
度で行うことができる。この実施の形態は、このような
位置合わせする構成であるので、従来のように、各紙幣
Ｐのイメージセンサに対する通過位置ごとに基準データ
パターンＢＰを用意しておく必要がない。ステップＳ４
０では、読取りデータパターンＲＰの一部分と、前記初
期判別金種の紙幣Ｐについて各通過方向（前後、表裏方
向の４種類の通過方向のうちのいずれか）ごとに格納さ
れている４種類の基準データパターンＢＰの対応する全
面的なパターンマッチングを行い、これにより、紙幣Ｐ
の投入方向、すなわち、イメージセンサ１０に対する通
過方向を判定する。つまり、この場合、前記４種類の基
準データパターンＢＰのうち、最も高い相関値が得られ
た基準データパターンＢＰの方向から、前記通過方向が
判定されることになる。

【００１９】ここで、図７及び図８を用いて斜行補正処
理及び切り出し処理について説明する。ステップＳ５０
では、切り出し位置メモリ４１に予め記憶されている切
り出し位置を参照して斜行時の切り出し位置を計算す
る。予め切り出し位置メモリ４１に記憶されている切り
出し範囲のｘｙ平面上での設定値（Ｓｘ，Ｓｙ）と、紙
幣重心から切り出し範囲中心までの距離のｘｙ平面上で
の設定値（Ｌｘ，Ｌｙ）と、外形データメモリ３０に記
憶されている紙幣Ｐの外形とから計算される入力画像の
ｘｙ平面上での重心Ｇ（Ｇｘ，Ｇｙ）とに基づいて、入
力画像の切り出し範囲中心の重心Ｇからの距離（Ｃｘ，
Ｃｙ）求める式は、

【数１】 Ｃｘ＝Ｌｘ・ｃｏｓθ＋Ｌｙ・ｓｉｎθ Ｃｙ＝−Ｌｘ・ｓｉｎθ＋Ｌｙ・ｃｏｓθ となる。なお、図８に示すように、上記（数１）におい
て用いたθは前記紙幣Ｐの斜行時の角度である。

【００２０】次に、ステップＳ６０では、切り出し位置
の画像の斜行角度θを上記（数１）に対応させてメモリ
上で補正する。すなわち、切り出し範囲の左上の角の切
り出し範囲中心からの距離（ｆｘ，ｆｙ）を斜行補正後
の切り出し範囲中心が切り出しメモリ４３の中心と一致
するように、パターンデータメモリ３９から読み出した
データを上記（数１）に代入してその計算結果を順次に
切り出しメモリ４３に記憶するようにして斜行補正処理
を施す。なお、パターンデータメモリ３９上の切り出し
開始位置Ａｘ，Ａｙからアドレスは、

【数２】アドレス＝Ｒｘ・Ａｙ＋Ａｘ となる。

【００２１】ステップＳ７０では、正規化相関マッチン
グを施す。即ち、位置ずれ分の余裕を有する辞書データ
と複数回マッチングを行い、最大の相関を得る。すなわ
ち、基準データパターン（つまり、方向対応基準データ
パターン）ＢＰを使用して、切り出しメモリ４３に格納
されている前記読取りデータパターンＲＰの部分マッチ
ングを行う。つまり、読取りデータパターンＲＰの各読
取りデータ要素Ｖを、前記位置合わせした基準データパ
ターンにおける位置的に対応する基準データ要素Ｂと相
関値マッチングを行う。ところで、ステップＳ３０にお
いて、読取りデータパターンＲＰと基準データパターン
ＢＰとの位置合わせを行った場合でも、紙幣Ｐの外形に
基づく位置合わせであるので、実際には、紙幣Ｐの角折
れ、シワ等に起因してある程度の位置合わせ誤差が生じ
るのが普通である。しかし、後述する相関値計算式によ
るパターンマッチングでは、このような位置合わせ誤差
によって、相関値が著しく低下する。

【００２２】このため、この実施の形態では、判別すべ
き紙幣Ｐの読取りデータパターンＲＰの各読取りデータ
要素Ｖを、上述のように位置合わせした基準データパタ
ーンＢＰの位置的に対応する基準データ要素Ｂと１対１
でマッチングするだけでなく、前記読取りデータパター
ンＲＰが前記基準データパターンＢＰに対して上下、左
右および斜め方向に位置ズレしている（位置合わせ誤差
が生じている）場合も考慮して、上述のように位置合わ
せした位置（基本位置）から上下、左右および斜め方向
に１ピッチ分（２ｍｍ）だけ位置ズレした基準データ要
素Ｂをもマッチング対象にしている。つまり、この実施
の形態にあっては、判別すべき紙幣Ｐの読取りデータパ
ターンＲＰの各読取りデータ要素Ｖは、対応する基準デ
ータ要素Ｂ、および、そこから上下、左右および斜め方
向に１ピッチ分だけ位置ズレした基準データ要素Ｂであ
る合計９つの基準データ要素Ｂと（合計９通り、従っ
て、１対９で）マッチングされるようになっている。

【００２３】各金種の紙幣Ｐに関して、上記の読取りデ
ータパターンＲＰと基準データパターンＢＰの９位置と
の部分マッチングは、それぞれ、以下の相関値計算式を
用いて行われる。

【数３】 ここで、ｎは、読取りデータパターンＲＰにおけるマッ
チング対象となる読取りデータ要素の総数、ｉはマッチ
ング対象となるデータ要素の番号、Ｂiは、基準データ
パターンＢＰの各基準データ要素の値、Ｖiは、読取り
データパターンＲＰの各読取りデータ要素の値、Ｂa
は、基準データパターンＢＰにおけるマッチング対象と
なる全基準データ要素の平均値、Ｖaは、読取りデータ
パターンＲＰにおけるマッチング対象となる全読取りデ
ータ要素の平均値である。

【００２４】読取りデータパターンＲＰと基準データパ
ターンＢＰとが同一の印刷パターンに関するものである
場合、相関値は、両パターンＲＰ，ＢＰの位置が完全に
一致した場合に最大値（ピーク）となるような山形の特
性を示し、逆に、両パターンＲＰ，ＢＰが異なる印刷パ
ターンに関するものである場合、極端なピークを持たな
い平坦な特性を示す。なお、上述のように基本位置の基
準データパターンＢＰの分解能を読取りデータパターン
ＲＰの２倍、つまり、基準データ要素のピッチを読取り
データ要素の１／２した理由は、次のようである。すな
わち、読取りデータパターンＲＰとマッチングすべき基
準データパターンＢＰのデータ量を減らすために、各基
準データ要素のピッチを大きくすると、前述のように基
本位置から各方向に１ピッチずつズラしたマッチングに
よって得られる相関値の変化量が大きくなりすぎる。例
えば、基準データパターンＢＰの各基準データ要素のピ
ッチを読取りデータ要素と同じ４ｍｍとすると、基本位
置に対して−２ｍｍの位置から＋２ｍｍの位置までのデ
ータが飛ぶので、相関ピーク値が相当低下してしまう。
しかし、上記実施の形態のように各基準データ要素のピ
ッチを読取りデータ要素の１／２、すなわち、２ｍｍと
すると、基本位置から±１ｍｍの範囲での相関ピーク値
を得ることができる。

【００２５】上述した基準データパターンＢＰにおける
９位置でのマッチングによって相関値のうちの、最大値
をマッチング結果として採用する。そして、前記マッチ
ング結果が所定値以上である場合、前記紙幣Ｐを真正な
紙幣として最終判定し、その金種および投入方向を、さ
らに制御系のコンピュータ（図示せず）に出力する。な
お、上記実施の形態では、読取りデータパターンＲＰの
各読取りデータ要素Ｖのサイズをイメージセンサ１０の
４×４画素分（つまり、４ｍｍ×４ｍｍ）とし、基準デ
ータパターンＢＰの基準データ要素も同じサイズとした
が、両パターンＲＰ，ＢＰの各データ要素のサイズは、
上記のものより幾分大きいもの、または、小さいもので
あってもよい。要は、基準データパターンＢＰの分解能
が読取りデータパターンＲＰの分解能の２倍、すなわ
ち、ピッチが２分の１であればよい。

【００２６】また、上記実施の形態では、両パターンＲ
Ｐ，ＢＰの各データ要素は、複数画素の多値データの加
算値であったが、これに限らず、これら画素の多値デー
タの平均値であってもよい。さらに、範囲切り出し手段
によって切り出された１範囲または複数範囲の読取りデ
ータパターンと基準データパターンとの間で、相関値マ
ッチングを行うことで、膨大なデータ処理量を必要とせ
ず、高精度の紙幣判別処理を高速で行うことができ、各
国の紙幣毎に対応する特徴的部分のみを切り出して、相
関値マッチングを施すことで、誤読率を低減することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、投入された紙葉の一面を光学的に走査して当該紙葉
面の濃淡に応じた多値データを各画素ごとに読取手段で
読み取ると、この多値データに基づいて当該紙葉のエッ
ジを検出して当該紙葉の外形及び読取り時の斜行角度を
外形検出手段で検出する。一方、演算手段において、当
該紙葉の多値データ値を複数の隣接した画素ごとに演算
し、次に、この演算結果値をデータ要素として当該紙葉
の読取りデータパターンを作成手段で作成する。ここ
で、各種の真正の紙葉における特徴的範囲に対応する基
準データパターンをこの読取りデータパターンの２倍の
分解能のデータ要素で予め基準パターン格納手段に格納
しておき、検出された外形及び斜行角度に基づいて、前
記読取りデータパターンをこの基準データパターンに対
応させて位置合わせ手段において位置合わせする。さら
に、各種の真正の紙葉における特徴的範囲に対応させて
前記読取りデータパターンの一部を抽出するための切り
出し位置を切り出し位置格納手段に予め格納しておき、
この切り出し位置を参照して当該紙葉の斜行角度に対応
する切り出し位置を切り出し位置算出手段で算出する。
次に、位置合わせされた前記読取りデータパターンのう
ち、算出されたこの切り出し位置に対応する範囲のみを
範囲切り出し手段で切り出し、切り出された範囲の読取
りデータパターンと前記基準データパターンとの間で、
相関値マッチングを行って投入された当該紙葉の種類を
判別手段で判別するようにする。この結果、紙葉の一部
分の特徴的範囲のみに対応する読取りデータパターンを
切り出すことができ、相関値マッチングに係わる処理時
間の短縮を図ることができる。また、単一の基準データ
パターンを使用して高精度の相関値マッチングを行うこ
とができ、その結果、膨大なデータ処理量を必要とせ
ず、高精度の紙葉判別処理を高速で行うことができる。
さらに、文字部等の特徴的部分のみを切り出し、相関値
マッチングを施すことで、誤読率を低減させることがで
きる。さらにまた、各国の紙幣毎に対応する特徴的部分
のみを切り出して、相関値マッチングを施すことで、誤
読率を低減することができ、従来の紙幣判別装置のよう
に、各国の紙幣に判別処理を施す場合に、特徴抽出を各
国毎に行う必要がなく、装置の開発に要する時間を削減
することができる。また、判別手段において、範囲切り
出し手段によって切り出された１範囲または複数範囲の
読取りデータパターンと基準データパターンとの間で、
相関値マッチングを行うようにすれば、膨大なデータ処
理量を必要とせず、高精度の紙葉判別処理を高速で行う
ことができ、さらに、各国の紙幣毎に対応する特徴的部
分のみを切り出して、相関値マッチングを施すことで、
誤読率を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る紙幣判別装置の
ハードウエア構成例を示すブロック図。

【図２】図１の実施の形態の動作を説明するタイミング
図。

【図３】同実施の形態において、紙幣の読取りデータパ
ターンを取り込む動作を説明する図。

【図４】同実施の形態において、各金種の真正の紙幣ご
との基準データパターンを作成する動作を説明する図。

【図５】前記基準データパターンの格納状態を説明する
図。

【図６】同実施の形態における上位コンピュータによっ
て行われる紙幣判別処理を示すフローチャート図。

【図７】図１の切り出し位置メモリに予め格納されてい
る真正の紙幣の特徴的範囲に対応する切り出し位置を説
明する図。

【図８】斜行補正処理及び切り出し処理について説明す
る図。

【図９】従来の紙幣判別装置を説明する図。

【符号の説明】

１０ イメージスキャナ １６ マイクロプロセッサ ４０ 基準パターンメモリ ４１ 切り出し位置メモリ ４３ 切り出しメモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投入された紙葉の一面を光学的に走査し
   て当該紙葉面の濃淡に応じた多値データを各画素ごとに
   読み取る読取手段と、 該多値データに基づいて当該紙葉のエッジを検出して当
   該紙葉の外形及び読取り時の斜行角度を検出する外形検
   出手段と、 当該紙葉の多値データ値を複数の隣接した画素ごとに演
   算する演算手段と、 該演算結果値をデータ要素として当該紙葉の読取りデー
   タパターンを作成する作成手段と、 各種の真正の紙葉における特徴的範囲に対応する基準デ
   ータパターンを該読取りデータパターンの２倍の分解能
   のデータ要素で予め格納する基準パターン格納手段と、 検出された前記外形及び斜行角度に基づいて、前記読取
   りデータパターンを該基準データパターンに対応させて
   位置合わせする位置合わせ手段と、 各種の真正の紙葉における特徴的範囲に対応させて前記
   読取りデータパターンの一部を抽出するための切り出し
   位置を予め格納する切り出し位置格納手段と、 該切り出し位置を参照して当該紙葉の斜行角度に対応す
   る切り出し位置を算出する切り出し位置算出手段と、 位置合わせされた前記読取りデータパターンのうち、算
   出された該切り出し位置に対応する範囲のみを切り出す
   範囲切り出し手段と、 前記切り出された範囲の読取りデータパターンと前記基
   準データパターンとの間で、相関値マッチングを行って
   投入された当該紙葉の種類を判別する判別手段とを有す
   ることを特徴とする紙葉判別装置。
2. 【請求項２】 前記判別手段は、 前記範囲切り出し手段によって切り出された１範囲また
   は複数範囲の読取りデータパターンと前記基準データパ
   ターンとの間で、相関値マッチングを行うことを特徴と
   する請求項１記載の紙葉判別装置。