(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制しつつ、真贋判定の精度を高めることができる紙幣識別装置を提供する。【解決手段】受光部を有し、紙幣搬送機構により搬送される紙幣を撮像する撮像手段と、第１発光手段が紙幣に照射した光の反射光、第２発光手段が紙幣に照射した光の反射光、及び、第３発光手段が照射し紙幣を透過した透過光を、受光部に向けて反射する反射手段と、第１発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、第２発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、及び、第３発光手段の発光時の紙幣の撮像データに基づいて紙幣の真贋を判定する紙幣識別手段を備え、反射手段の反射面は、紙幣の搬送方向に対して傾いて配置され、反射手段と受光部の対向方向は、紙幣の搬送方向に対して水平である。【選択図】図２
2019045912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙幣を搬送する紙幣搬送機構と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第１の波長の光を照射する第１発光手段と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第２の波長の光を照射する第２発光手段と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第２の波長の光を照射する第３発光手段と、
前記第１発光手段が紙幣に照射した光の反射光、前記第２発光手段が紙幣に照射した光の反射光、及び、前記第３発光手段が照射し紙幣を透過した透過光を反射する反射手段と、
前記第１発光手段、前記第２発光手段、及び、前記第３発光手段を所定の順序で発光させる発光制御手段と、
前記反射手段に対向し、前記反射手段によって反射される光を受光する受光部を有し、前記第１発光手段、前記第２発光手段、及び、前記第３発光手段の発光時に、前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣を撮像する撮像手段と、
前記第１発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、前記第２発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、及び、前記第３発光手段の発光時の紙幣の撮像データに基づいて紙幣の真贋を判定する紙幣識別手段と、を備え、
前記反射手段の反射面は、紙幣の搬送方向に対して傾いて配置され、
前記反射手段と前記受光部の対向方向は、紙幣の搬送方向に対して水平である
ことを特徴とする紙幣識別装置。
【請求項２】
前記反射手段の反射面は、搬送される紙幣に直交する方向と、前記受光部の略中心部と前記反射面とを結ぶ線の延在方向とが、略直交するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の紙幣識別装置。
【請求項３】
前記反射手段は、紙幣の短辺よりも長く、紙幣の長辺よりも短く形成されおり、
紙幣は紙幣の長辺の延在方向に沿って搬送され、
前記発光制御手段は、前記第１発光手段、前記第２発光手段、及び、前記第３発光手段を、所定の順序で繰り返し発光させ、
前記撮像手段は、紙幣の搬送中に、
前記第１発光手段が発光する毎に紙幣の一部を撮像し、
前記第２発光手段が発光する毎に紙幣の一部を撮像し、
前記第３発光手段の発光時の毎に紙幣の一部を撮像し、
前記紙幣識別手段は、
前記第１発光手段の発光時の撮像データを合成して１枚の紙幣の画像を含む第１紙幣データを生成し、
前記第２発光手段の発光時の撮像データを合成して１枚の紙幣の画像を含む第２紙幣データを生成し、
前記第３発光手段の発光時の撮像データを合成して１枚の紙幣の画像を含む第３紙幣データを生成し、
第１紙幣データ、第２紙幣データ及び第３紙幣データに基づいて紙幣の真贋を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の紙幣識別装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の紙幣識別装置を備えた遊技用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙幣の真贋判定する紙幣識別装置及び遊技用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、現金自動預け払機（ＡＴＭ：Automatic Teller Machine）や両替機などに設けられた、紙幣（日本銀行券）の真贋（真性の紙幣であるか否か）を判定する紙幣識別装置が知られている。
また、紙幣の真贋を判定する紙幣識別装置が、隣接するスロットマシンやパチンコ機などの遊技機の間に配置されるいわゆる台間機（いわゆる「サンド」）に、設けられていることも知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、紙幣に赤色光と赤外光とを交互に照射し、赤色光と赤外光のそれぞれの１走査分ごとの透過光を波長データとし、この波長データを複数に区画して、区間ごとの最大値及び最小値の差から真贋判定する技術が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、紙幣識別装置を備える台間機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１２４８０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７４００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年ではカラーコピー機やスキャナなどのイメージングデバイスの性能が飛躍的に向上し、精緻に偽造された紙幣が次々と出回る状況になり、従来の紙幣識別装置では対応できない場合がある。
そのため、イメージセンサを使用して画像処理で紙幣の真贋を判定する方法が最も効果的であるが、画角を確保するためにはイメージセンサと撮像対象との距離を空ける必要があり、装置の大型化が懸念されている。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、装置の大型化を抑制しつつ、真贋判定の精度を高めることができる紙幣識別装置及び遊技用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下のような構成の紙幣識別装置を提供する。
【０００８】
紙幣を搬送する紙幣搬送機構（例えば、後述の紙幣搬送ユニット６０）と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第１の波長の光を照射する第１発光手段（例えば、後述の可視光反射用ＬＥＤ１４）と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第２の波長の光を照射する第２発光手段（例えば、後述の赤外光反射用ＬＥＤ１３）と、
前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣に第２の波長の光を照射する第３発光手段（例えば、後述の赤外光透過用ＬＥＤ１５）と、
前記第１発光手段が紙幣に照射した光の反射光、前記第２発光手段が紙幣に照射した光の反射光、及び、前記第３発光手段が照射し紙幣を透過した透過光を反射する反射手段（例えば、後述のミラー１７）と、
前記第１発光手段、前記第２発光手段、及び、前記第３発光手段を所定の順序で発光させる発光制御手段（例えば、後述の制御ＬＳＩ４１）と、
前記反射手段に対向し、前記反射手段によって反射される光を受光する受光部を有し、前記第１発光手段、前記第２発光手段、及び、前記第３発光手段の発光時に、前記紙幣搬送機構により搬送される紙幣を撮像する撮像手段（例えば、後述するＣＭＯＳイメージセンサ４２）と、
前記第１発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、前記第２発光手段の発光時の紙幣の撮像データ、及び、前記第３発光手段の発光時の紙幣の撮像データに基づいて紙幣の真贋を判定する紙幣識別手段（例えば、後述の制御ＬＳＩ４１）と、を備え、
前記反射手段の反射面は、紙幣の搬送方向に対して傾いて配置され、
前記反射手段と前記受光部の対向方向は、紙幣の搬送方向に対して水平である
ことを特徴とする紙幣識別装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、真贋判定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の紙幣識別装置が設けられている遊技用装置を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態の紙幣識別装置の模式的説明図であり、Ａは紙幣識別装置の上面図を示し、Ｂは紙幣識別装置の側面図を示す。
【図３】本発明の一実施形態の紙幣識別装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＬＥＤユニットの点灯タイミングと撮像データとの関係を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る可視光反射データを合成して生成した紙幣画像の一例を示す図である
【図６】本発明の一実施形態の紙幣識別装置における制御ＬＳＩの回路構成例を示すブロック図である
【図７】本発明の一実施形態に係るレンズの歪みを説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るガウシアンフィルタを説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る３σ修正処理を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るフィルタ処理を説明するための図であり、Ａは３σ修正処理後の紙幣データを模式的に表しており、Ｂはエッジ画像Ｘ用係数を示し、Ｃはエッジ画像Ｙ用係数を示している。
【図１１】本発明の一実施形態に係るＨＯＧ変換処理を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るＦＦＴ変換処理を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る紙幣真贋判定に用いるテンプレートを説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る第１メイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態に係る第２メイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の一実施形態に係る第３メイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施形態の変形例に係る紙幣識別装置の模式的説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態の変形例に係る紙幣識別装置における制御ＬＳＩの回路構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の一実施形態の変形例に係る第１メイン処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を示す紙幣識別装置及び遊技用装置について、図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００１２】
［本発明の実施形態の遊技用装置］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態を示す紙幣識別装置１が設けられている遊技用装置２０について説明する。
図１は、発明の実施形態に係る遊技用装置の内部構成を示す斜視図である。
【００１３】
紙幣識別装置１は、遊技用装置２０に設けられている。遊技用装置２０は、ホールにおいて、各パチスロに併設され、隣接するパチスロに対応して設置される遊技媒体（メダル）の貸出機である。
【００１４】
図１に示すように、遊技用装置２０の前面部２１には、ＬＥＤ（light  emitting  diode）部２２、カード挿入口２３、紙幣を挿入可能な紙幣挿入口２４、タッチパネルＬＣＤ(liquid  crystal  display)により構成された操作ユニット２５、メダル（遊技媒体）払出トレー２６、スピーカカバー３２等が設けられている。
【００１５】
ＬＥＤ部２２は、フルカラーＬＥＤや赤外ＬＥＤ（赤外線発光ダイオード）から構成されている。カード挿入口２３は、例えばホールのカード発行機（図示せず）によって発行された情報カードを受け付け可能な挿入口である。遊技者は、情報カード又は所定金額の紙幣を、カード挿入口２３又は紙幣挿入口２４に挿入することで、遊技に必要な遊技媒体としてのメダルの貸し出しを受けることができる。
【００１６】
遊技用装置２０は、情報カード及び紙幣といった価値媒体の挿入を受けると、挿入された価値媒体の金額に応じた数のメダルを、内部に設けられた払出用ホッパ２７によって計数してメダル払出トレー２６から払い出す。遊技者は、メダル払出トレー２６から払い出されたメダルをパチスロのメダル投入口へ投入することにより、パチスロにおいて遊技を行うことができる。
【００１７】
操作ユニット２５には、各種情報、例えば挿入された価値媒体の金額が表示される。スピーカカバー３２は、裏側に設けられたスピーカ（図示省略）からの音を前方に透過させる複数の透過口を有している。
【００１８】
また、図１に示すように、遊技用装置２０は、筐体２８の内部に、紙幣を識別する紙幣識別装置１、電源ユニット２９、払出用ホッパ２７、スピーカ（図示省略）及び制御基板３０（図３参照）等を有している。払出用ホッパ２７は、その上部において筐体２８の背面部に設けられた補給用開口部３１を介して、ホールからの補給路によりメダルが補給されるようになっている。
【００１９】
制御基板３０（図３参照）には、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭが搭載されている。また、制御基板３０は、遊技用装置２０が備える各種装置、例えばＬＥＤ部２２、操作ユニット２５、紙幣識別装置１、電源ユニット２９、払出用ホッパ２７やスピーカと電気的に接続されている。制御基板３０に搭載されたＣＰＵは、これら各種装置との間で、信号のやりとりやコマンドの送受信を行い、これら各種装置の動作を制御する。例えば、制御基板３０に搭載されたＣＰＵは、後述するように紙幣識別装置１から挿入された紙幣が「真券でない」旨のコマンドを受信すると、ＬＥＤ部２２を所定の警告パターンで点灯させたり、操作ユニット２５の液晶表示画面に警告画面を表示させたりする。
【００２０】
また、制御基板３０は、図示しないホールコンピュータと接続されている。制御基板３０に搭載されたＣＰＵは、後述するように紙幣識別装置１から挿入された紙幣が「真券でない」旨のコマンド、又は「真券である」旨及び金種を示すコマンドを受信すると同旨のコマンドをホールコンピュータに送信する。
【００２１】
［本発明の実施形態の紙幣識別装置］
＜紙幣識別装置の概要＞
次に、図２を参照して、本発明の実施形態を示す紙幣識別装置１の概要について説明する。図２は、本発明に係る紙幣識別装置の模式的説明図であり、Ａは紙幣識別装置の上面図を示し、Ｂは紙幣識別装置の側面図を示す。
【００２２】
紙幣識別装置１は、挿入された紙幣の真贋を判定する装置である。図２Ａ，Ｂに示すように、紙幣識別装置１は、紙幣挿入口２４、第１搬送ローラ１１、第２搬送ローラ１２、紙幣収納部１６及びシャッタ１９を有している。紙幣識別装置１は、紙幣挿入口２４に挿入された紙幣を、第１搬送ローラ１１と第２搬送ローラ１２によって、紙幣収納部１６に搬送する。本実施形態において、紙幣は、紙幣の両短辺部が鉛直方向に沿う状態で搬送される。また、紙幣の長辺の延在方向と紙幣の搬送方向とは一致している。
【００２３】
また、シャッタ１９は、紙幣挿入口２４の近傍に、紙幣挿入口２４を開閉可能に設けられている。シャッタ１９は、紙幣が挿入を許容する場合は開放状態に設定され、紙幣の挿入を禁止する場合は閉止状態に設定される。本実施形態では、シャッタ１９の初期状態（デフォルトの状態）は、開放状態に設定されている。
【００２４】
第１搬送ローラ１１は、一対のローラ１１ａ、１１ｂからなり、紙幣挿入口２４の付近に配置されている。ローラ１１ａは、後述の搬送モータ６１に連結しており、搬送モータ６１の駆動によって、回転する。ローラ１１ｂは、ローラ１１ａの回転に伴って回転する従動ローラである。
【００２５】
また、第２搬送ローラ１２は、一対のローラ１２ａ、１２ｂからなり、第１搬送ローラ１１と所定の距離を空けて配置されている。ローラ１２ａは、後述の搬送モータ６１に連結しており、搬送モータ６１の駆動によって、回転する。ローラ１２ｂは、ローラ１２ａの回転に伴って回転する従動ローラである。
【００２６】
本実施形態では、紙幣の一方の短辺部（挿入方向の前端部）が紙幣挿入口２４に挿入される。紙幣挿入口２４に挿入された紙幣の短辺部は、第１搬送ローラ１１のローラ１１ａとローラ１１ｂとの間に挟持される。ローラ１１ａが、矢印ａ方向（図２における反時計回り）に回転し、また、これに伴ってローラ１１ｂが回転すると、紙幣の一方の短辺部は、第２搬送ローラ１２に向かって押し出される。そして、紙幣の一方の短辺部は、第２搬送ローラ１２のローラ１２ａとローラ１２ｂとの間に挟持される。
【００２７】
ローラ１２ａが、ローラ１１ａの回転方向と同様の方向（矢印ａ方向）に回転し、また、これに伴ってローラ１２ｂが回転すると、紙幣の一方の短辺部は、第２搬送ローラ１２を抜けて、紙幣収納部１６に到達する。また、ローラ１１ａ及びローラ１２ａが回転し続け、紙幣の他方の短辺部（挿入方向の後端部）がローラ１２ａから抜けて紙幣を収納する紙幣収納部１６に到達すると、紙幣の全体が紙幣収納部１６に収納される。
【００２８】
ここで、本実施形態では、図２Ａにおいて点線で示す第１搬送ローラ１１と第２搬送ローラ１２間の紙幣の通り道を紙幣搬送路１０と称する。したがって、本実施形態では、紙幣識別装置１は、紙幣を、紙幣搬送路１０に沿って、紙幣挿入口２４から紙幣収納部１６まで搬送する。また、紙幣識別装置１は、挿入された紙幣の全体が紙幣収納部１６に収納される前に、ローラ１１ａ及びローラ１２ａを矢印ｂ方向（図２における時計回り）に回転させ、紙幣を、紙幣搬送路１０に沿って搬送し、紙幣挿入口２４から排出する。
【００２９】
また、紙幣識別装置１は、紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の一側（図２Ａの上側）の面に赤外光を照射可能な赤外光反射用ＬＥＤ１３を有している。また、紙幣識別装置１は、紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の一側の面に可視光を照射可能な可視光反射用ＬＥＤ１４を有している。また、紙幣識別装置１は、紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の他側（図２Ａの下側）の面に、赤外光を照射可能な赤外光透過用ＬＥＤ１５を有している。
【００３０】
紙幣識別装置１は、紙幣搬送路１０を介して、赤外光透過用ＬＥＤ１５と対向する略長方形状のミラー１７が設けられている。ミラー１７は、ミラー１７の一対の長辺部１７ａ，１７ａが紙幣の搬送方向に対して直交するように配置され、また、ミラーの一対の短辺部１７ｂが紙幣の搬送方向に沿うように配置されている。また、ミラー１７は、反射面１７ｃを有している。
【００３１】
ミラー１７は、ミラー１７の紙幣収納部１６側の長辺部１７ａと紙幣搬送路１０又は紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の一面との距離が、ミラー１７の紙幣挿入口２４側の長辺部１７ａと紙幣搬送路１０又は紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の一面との距離よりも長くなるように、配置されている。このため、ミラー１７の反射面１７ｃは、紙幣搬送路１０又は紙幣搬送路１０に沿って搬送される紙幣の一面に対して、所定の角度、本実施形態では４５°に傾いている。すなわち、ミラー１７は、紙幣の搬送方向に対して４５°に傾いている。
【００３２】
紙幣識別装置１は、挿入された紙幣の真贋を判定する紙幣識別部４０を有している。紙幣識別部４０は、ミラー１７で反射された光を受光し、ミラー１７の反射面１７ｃに映る紙幣を撮像するＣＭＯＳイメージセンサ４２を有している。ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、ミラー１７とＣＭＯＳイメージセンサ４２の受光面の対向方向が、紙幣の搬送方向と水平となるように配置されている。
【００３３】
このためミラー１７の反射面１７ｃは、ＣＭＯＳイメージセンサ４２と、紙幣搬送路１０に対してそれぞれ４５°の傾きを有することとなる。したがって、搬送される紙幣に直交する方向と、ミラー１７の反射面１７ｃとＣＭＯＳイメージセンサ４２の略中心部とを結ぶ線の延在方向とが、直交する。このように、ＣＭＯＳイメージセンサ４２と紙幣搬送路１０は９０°の傾きを有することで、ＣＭＯＳイメージセンサ４２が紙幣搬送路１０を搬送される紙幣の一面に対して直上方向に設置された状態と同じ位置関係を構成することとなる。なお、本実施形態では、搬送される紙幣に直交する方向と、ミラー１７の反射面１７ｃとＣＭＯＳイメージセンサ４２の略中心部とを結ぶ線の延在方向と、が直交する態様、すなわちこれらの方向が成す角度が９０°である態様を説明した。しかしながら、この角度は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２が撮像に必要な画角を確保できる範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
ミラー１７は、赤外光反射用ＬＥＤ１３が紙幣に照射した光の反射光をＣＭＯＳイメージセンサ４２の受光面に向けて反射する。また、ミラー１７は、可視光反射用ＬＥＤ１４が紙幣に照射した光の反射光をＣＭＯＳイメージセンサ４２の受光面に向けて反射する。また、ミラー１７は、赤外光透過用ＬＥＤ１５が照射し紙幣を透過した透過光をＣＭＯＳイメージセンサ４２の受光面に向けて反射する。
【００３５】
＜紙幣識別装置の回路構成＞
次に、紙幣識別装置１の回路構成について、図３を参照して説明する。図３は、紙幣識別装置１の回路構成例を示すブロック図である。
【００３６】
図３に示すように、紙幣識別装置１は、紙幣識別部４０と、ＬＥＤユニット５０と、紙幣搬送ユニット６０を備えている。ＬＥＤユニット５０は、上述の赤外光反射用ＬＥＤ１３、可視光反射用ＬＥＤ１４及び赤外光透過用ＬＥＤ１５で構成されている。紙幣搬送ユニット６０は、上述のシャッタ１９、搬送モータ６１及び搬送モータ６１の動作を制御するモータ駆動回路６２で構成されている。搬送モータ６１は、第１搬送ローラ１１のローラ１１ａ及び第２搬送ローラ１２のローラ１２ａと連結されており、これらを回転駆動させる。
【００３７】
紙幣識別部４０は、制御ＬＳＩ４１とＣＭＯＳイメージセンサ４２で構成されている。紙幣識別部４０の制御ＬＳＩ４１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成され、ＣＭＯＳイメージセンサ４２と電気的に接続されている。制御ＬＳＩ４１は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２から出力された撮像データに基づいて、紙幣搬送路１０を搬送される紙幣の真贋を判定し、判定結果を、後述するＵＡＲＴから、制御基板３０に送信する。ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、４ｍｓｅｃ（ミリ秒）毎に、ミラー１７の反射面１７ｃを撮像する。
【００３８】
制御ＬＳＩ４１は、紙幣搬送ユニット６０と後述するＧＰＩＯ７８（図６参照）を介して電気的に接続されている。制御ＬＳＩ４１は、モータ駆動回路６２に対して、搬送モータ６１の駆動及び駆動方向を指示し、モータ駆動回路６２は、当該指示に基づいて搬送モータ６１を駆動する。
【００３９】
また、制御ＬＳＩ４１は、ＬＥＤユニット５０と後述するＧＰＩＯ７８（図６参照）を介して電気的に接続されている。ＬＥＤユニット５０を構成する赤外光反射用ＬＥＤ１３、可視光反射用ＬＥＤ１４及び赤外光透過用ＬＥＤ１５は、制御ＬＳＩ４１からの指示に応じて点灯（発光）及び消灯（消光）する。
【００４０】
ここで、ＬＥＤユニット５０の点灯タイミングとＣＭＯＳイメージセンサ４２の撮像データとの関係を、図４及び図５を用いて説明する。図４は、ＬＥＤユニットの点灯タイミングと撮像データとの関係を説明するための図である。また、図５は、可視光反射データを合成して生成した紙幣画像の一例を示す図である。なお、図４では、紙幣の輪郭線にＢの符号を付して示している。
【００４１】
上述したように、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、４ｍｓｅｃ毎に、ミラー１７の反射面１７ｃを撮像する。制御ＬＳＩ４１は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２から撮像データが制御ＬＳＩ４１へ送信されることに起因して出力される後述のＶｓｙｎｃ割込信号に基づいて、点灯させるＬＥＤを切り換える。このため、本実施形態では、制御ＬＳＩ４１は、図４の下部におけるＬＥＤの点灯・消灯タイミングに示すとおり、４ｍｓｅｃを経過する毎に、点灯させるＬＥＤを切り換える。本実施形態では、制御ＬＳＩ４１は、点灯させるＬＥＤを、可視光反射用ＬＥＤ１４、赤外光透過用ＬＥＤ１５、赤外光反射用ＬＥＤ１３の順で切り換える。このため、同種のＬＥＤは、１２ｍｓｅｃ周期で点灯する。
【００４２】
したがって、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、撮像タイミング毎に、異なるＬＥＤによって光が照射された紙幣の一部を撮像することになる。例えば、最初の撮像タイミングで、可視光反射用ＬＥＤ１４によって紙幣の一側に可視光が照射されているときの紙幣の一部を撮像し、次に、赤外光透過用ＬＥＤ１５によって紙幣の他側に赤外光が照射されているときの紙幣の一部を撮像し、次に、赤外光反射用ＬＥＤ１３によって紙幣の一側に赤外光が照射されているときの紙幣の一部を撮像する。なお、以下の説明において、可視光反射用ＬＥＤ１４によって紙幣の一側に可視光が照射されているときの紙幣の一部を撮像したときの撮像データを可視光反射データと称する。また、赤外光透過用ＬＥＤ１５によって紙幣の他側に赤外光が照射され、赤外光が透過しているときの紙幣の一部を撮像したときの撮像データを赤外光透過データと称する。また、赤外光反射用ＬＥＤ１３によって紙幣の一側に赤外光が照射されているときの紙幣の一部を撮像したときの撮像データを赤外光反射データと称する。
【００４３】
図４に示す例では、最初の撮像タイミングで、可視光反射用ＬＥＤ１４が点灯しているので、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、可視光反射データＩ１を生成する。また、２回目の撮像タイミングでは、赤外光透過用ＬＥＤ１５が点灯しているので、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、赤外光透過データＩ２を生成する。そして、３回目の撮像タイミングでは、赤外光反射用ＬＥＤ１３が点灯しているので、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、赤外光反射データＩ３を生成する。以降は、撮像タイミング毎にこの順番、すなわち可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データの順で、ＣＭＯＳイメージセンサ４２はデータを生成する。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、４ｍｓｅｃ毎に、可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データの順で撮像データを生成し、制御ＬＳＩ４１へ送信する。
【００４４】
ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ４２の撮像タイミング及び紙幣の搬送速度は、同種のＬＥＤ点灯時の前回の撮像タイミングの撮像可能な紙幣の範囲と、今回の撮像タイミングで撮像可能な紙幣の範囲とが一部重複するように設定されている。このため、例えば可視光反射用ＬＥＤ１４が点灯している前回の撮像タイミングで生成された可視光反射データＩ１における紙幣の画像の一部は、今回の撮像タイミングで生成された可視光反射データＩ４における紙幣の画像の一部と一部重複する。また、赤外光透過用ＬＥＤ１５が点灯している前回の撮像タイミングで生成された赤外光透過データＩ２における紙幣の画像の一部は、今回の撮像タイミングで生成された赤外光透過データＩ５における紙幣の画像の一部と一部重複する。また、赤外光反射用ＬＥＤ１３が点灯している前回の撮像タイミングで生成された赤外光反射データＩ３における紙幣の画像の一部は、今回の撮像タイミングで生成された赤外光反射データＩ６における紙幣の画像の一部と一部重複する。なお、図４において、重複している紙幣の画像の一部については、網掛けを重ねて示している。
【００４５】
以上のように、同種のＬＥＤ点灯時の前回の撮像タイミングで生成された撮像データにおける紙幣の画像の一部と、今回の撮像タイミングで生成された撮像データにおける紙幣の画像の一部とが一部重複するように設定されているため、制御ＬＳＩ４１は、同種のＬＥＤ点灯時に撮像されて生成された複数のデータをマッチング処理して合成し、一枚の紙幣データを生成することができる。例えば、図５では、前回の可視光反射用ＬＥＤ１４の点灯時に生成される可視光反射データＩ１と、次回の可視光反射用ＬＥＤ１４の点灯時に生成される可視光反射データＩ４とをマッチング処理すると、可視光反射データＩ１における紙幣の搬送方向の後端部側（図５の右側）の画像と、可視光反射データＩ４における紙幣の搬送方向の前端部側（図５の左側）の画像とが一致（又は所定程度類似）する。そこで制御ＬＳＩ４１は、これらの画像が重なるように、可視光反射データＩ１、Ｉ４を合成する。同様に、可視光反射データＩ４，Ｉ７、可視光反射データＩ７，Ｉ１０等についてマッチング処理及び合成を繰り返すことで、図５に示すような、可視光反射データから可視光反射紙幣データを生成できる。
【００４６】
制御ＬＳＩ４１は、可視光反射紙幣データの生成と同様に、赤外光反射データから赤外光反射紙幣データを生成し、また、赤外光透過データから赤外光透過紙幣データを生成する。
【００４７】
＜制御ＬＳＩの回路構成＞
次に、制御ＬＳＩ４１の回路構成について、図６を参照して説明する。
図６は、制御ＬＳＩ４１の回路構成例を示すブロック図である。
【００４８】
制御ＬＳＩ４１は、ホストコントローラ７１、画像認識ＤＳＰ（digital signal processor）回路７２、バックアップ電源（不図示）が接続されたＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）７３、フラッシュメモリ７４、ＩＳＰ（Image Signal Processing）回路７５を備えている。また、制御ＬＳＩ４１は、魚眼補正スケーラ回路７６、画像認識アクセラレータ回路７７、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output）７８及びＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)７９を備えている。これら制御ＬＳＩ４１を構成するデバイスは、バスを介して相互に接続されおり、本実施形態の制御ＬＳＩ４１では、バスのプロトコルとしてＡＸＩ（Advanced eXtensible Interface）が採用されている。
【００４９】
また、制御ＬＳＩ４１は、ＩＳＩ（Image Sensor Interface）回路８０を備えている。ＩＳＩ回路８０は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２とＩＳＰ回路７５に電気的に接続されている。ＩＳＩ回路８０は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２からＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）方式で送信された撮像データ（可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データ）をＲＧＢベイヤ画像に変換して出力する。このとき、ＩＳＩ回路８０から出力されるＲＧＢ画像には固有の画像ＩＤ及びデータの種別（可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データ）を示す情報が付される。この画像ＩＤ及びデータの種別を示す情報は、後述する各種画像変換を施された後のデータに引き継がれる。
【００５０】
＜ＩＳＰ回路＞
ＩＳＰ回路７５は、ＩＳＩ回路８０からＲＧＢベイヤ画像が出力されると（ＲＧＢベイヤ画像が入力される）と、ＶＳＹＮＣ（Vertical Synchronization）割込信号を、ホストコントローラ７１に出力する。
また、ＩＳＰ回路７５は、ＩＳＩ回路８０から出力されたＲＧＢベイヤ画像にレンズ歪み補正処理を施す画像補正処理を行う。
【００５１】
レンズ歪み補正処理は、後述する各種判別・判定処理の精度を高めるため、ＣＭＯＳイメージセンサ４２が撮像した撮像データ上における紙幣識別部４０のレンズの特性に起因して発生する歪みを補正する処理である。
【００５２】
例えば、レンズとして、凸レンズを採用した場合、レンズの端の厚みがレンズの中央部の厚みに比べて薄いため、図７に示すような歪みが生じる。図７では、ＣＭＯＳイメージセンサ４２の撮像領域Ａ１と、ＣＭＯＳイメージセンサ４２が撮像した撮像領域Ａ１の画像データＧ１を模式的に表している。画像データＧ１における黒点は、撮像領域Ａ１の各格子の頂点に対応する箇所を表している。
【００５３】
図７に示すように、画像データＧ１では、中央部に比べて端部に比較的大きな歪みが発生している。ＩＳＰ回路７５は、予め設定されている各種補正パラメータに基づきレンズ歪み補正処理を行って画像データＧ１（ＩＳＩ回路８０から出力されたＲＧＢベイヤ画像）を加工する。具体的には、画像データＧ１の黒点の位置が、対応する撮像領域Ａ１の格子の頂点と同位置になるように、画像データＧ１を補完する。これによって、この歪みが後述する各種判別処理に与える影響を抑制する。
【００５４】
なお、各種補正パラメータは、紙幣識別部４０に採用されるレンズに対する事前の特性評価に基づいて予めプログラム上で規定されている。なお、上記各種補正パラメータをフラッシュメモリ７４に記憶させ、レンズ歪み補正処理時にＩＳＰ回路７５に参照されるようにしてもよい。
【００５５】
次に、ＩＳＰ回路７５は、レンズ歪み補正処理後のＲＧＢベイヤ画像をＹＵＶ色空間に対応する画像データ（ＹＵＶ画像データ）に変換し、このＹＵＶ画像データにおける輝度に係るデータ（以下、「グレースケール画像データ」と称する場合がある）をＳＲＡＭ７３に記憶させる。
【００５６】
＜魚眼補正スケーラ回路＞
魚眼補正スケーラ回路７６は、ＳＲＡＭ７３からグレースケール画像データを取得し、取得したグレースケール画像データを魚眼補正する魚眼補正処理を行う。
【００５７】
また、魚眼補正スケーラ回路７６は、魚眼補正処理を行ったグレースケール画像データに対して、イコライズ処理を行う。イコライズ処理において、魚眼補正スケーラ回路７６は、１／２，１／４，１／８に縮小した縮小画像データを作成する。
【００５８】
また、魚眼補正スケーラ回路７６は、イコライズ処理において、作成した縮小画像データそれぞれに対して、バイラテラル変換処理を行う。本実施形態では、縮小画像データのノイズを除去するために、図８に示す３×３のカーネル（画像処理におけるカーネルであって、ＯＳの機能を示すカーネルではない。）のガウシアンフィルタを用いる。しかし、ガウシアンフィルタには、画像データ内のエッジが目立たなくなる（ボケる）という欠点がある。そこで、この欠点を解消するために、バイラテラル変換処理の処理アルゴリズムとして、以下の式１に示すバイラテラルフィルタを採用する。すなわち、バイラテラルフィルタは、ガウシアンフィルタのカーネルを使用して画像データのノイズを除去するとともにエッジ補正及び強調を行うフィルタである。
【００５９】
【数１】
2019045912.tif 000003
【００６０】
数１において、バイラテラル変換処理前の画像データの配列をf(i, j)、処理後の画像データの配列をg(i, j)とする。また、ｗはカーネルサイズ、σは標準偏差、dは輝度値の差を表している。
【００６１】
そして、魚眼補正スケーラ回路７６は、イコライズ処理を施した縮小画像データをＳＲＡＭ７３に記憶させる対応光源別画像データ保存処理を行う。ＳＲＡＭ７３には、データの種別ごと、すなわち可視光反射データ、赤外光透過データ及び赤外光反射データごとに記憶領域が設けられており、魚眼補正スケーラ回路７６は、縮小画像データに付随するデータの種別を示す情報に基づいて、縮小画像データを対応する記憶領域に記憶させる。以下の説明において、赤外光反射データに基づく縮小画像データを記憶する記憶領域を、赤外光反射データ記憶領域と称する。また、可視光反射データに基づく縮小画像データを記憶する記憶領域を、可視光反射データ記憶領域と称する。また、赤外光透過データに基づく縮小画像データを記憶する記憶領域を、赤外光透過データ記憶領域と称する。なお、ＳＲＡＭ７３に記憶されている縮小画像データの数が上限数に達した場合、記憶された順序が古い縮小画像データから上書きされる。なお、本実施形態では、以降の処理で、ＳＲＡＭ７３から取得される縮小画像は、１／４に縮小した縮小画像データとする。
【００６２】
＜画像認識ＤＳＰ回路＞
画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣挿入検知判定処理、対応光源別画像データ合成保存処理、紙幣搬入判定処理、金種・方向・表裏判定処理、フィルタ処理を行う。
【００６３】
（１）紙幣挿入検知判定処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣挿入検知判定処理を行う。紙幣挿入検知判定処理では、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の可視光反射データ記憶領域、赤外光透過データ記憶領域、又は、赤外光反射データ記憶領域に記憶されている縮小画像データの内の最新の縮小画像データを取得する。
【００６４】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、取得した縮小画像データ上に紙幣のエッジ部分（紙幣の短辺の端と角）が検出できるか否かを判定する。具体的には、紙幣の種別（１万円、５千円、千円）ごと及び縮小画像の種別ごとに用意され、予めフラッシュメモリ７４に記憶されているエッジテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行う。エッジテンプレートのいずれかと一致する箇所が縮小画像データ上にある場合は、エッジ部分が検出できると判定する。なお、エッジ部分の検出には、他の公知の方法を採用してよい。また、紙幣の種別（１万円、５千円、千円）に関わらず紙幣の短辺は全て同一の長さ（７６ｍｍ）であるため、紙幣の種別のいずれか１つ（例えば、千円）のエッジテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行ってもよい。
【００６５】
画像認識ＤＳＰ回路７２は、エッジ部分が検出可能と判定する場合、すなわち紙幣の挿入を検知する場合、ＳＲＡＭ７３に設けた紙幣挿入検知フラグをＯＮに設定する。
【００６６】
（２）対応光源別画像データ合成保存処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣挿入検知判定処理で紙幣の挿入が検知されると、対応光源別画像データ合成保存処理を行う。対応光源別画像データ合成保存処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、赤外光反射データ記憶領域、可視光反射データ記憶領域、又は、赤外光透過データ記憶領域に記憶されている最新の縮小画像データを取得する。
【００６７】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３に設けられている合成データ記憶領域を参照する。ここで合成データ記憶領域は、可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データごとに記憶領域が設けられている。以下の説明において、赤外光反射データに基づく縮小画像データの合成データを、赤外光反射合成データと称し、また、これを記憶する記憶領域を、赤外光反射合成データ記憶領域と称する。また、可視光反射データに基づく縮小画像データの合成データを可視光反射合成データと称し、また、これを記憶する記憶領域を、可視光反射合成データ記憶領域と称する。また、赤外光透過データに基づく縮小画像データの合成データを赤外光透過合成データと称し、また、これを記憶する記憶領域を、赤外光透過合成データ記憶領域と称する。
【００６８】
画像認識ＤＳＰ回路７２は、取得した縮小画像データの種別に対応する合成データ記憶領域を参照し、合成データ記憶領域に記憶されている合成データがない場合は、取得した縮小画像データを合成データとして、その合成データ記憶領域に記憶させる。一方、合成データ記憶領域に合成データが記憶されていた場合は、取得した縮小画像データと、記憶されていた合成データとを、マッチング処理によって合成する。そして、合成後のデータを、対応する合成データ記憶領域に記憶させる。例えば、可視光反射データに基づく縮小画像データと、取得した可視光反射合成データと、をマッチング処理によって合成し、可視光反射合成データ記憶領域に記憶させる。なお、マッチング処理及びデータの合成の内容については、図５を用いて上述したため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
（３）紙幣搬入判定処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、対応光源別画像データ合成保存処理で合成データが合成データ記憶領域に記憶されると、紙幣搬入判定処理を行う。紙幣搬入判定処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、可視光反射合成データ記憶領域、赤外光透過合成データ記憶領域、又は、赤外光反射合成データ記憶領域から合成データを取得する。
【００７０】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、取得した合成データ上に紙幣の輪郭形状（紙幣と同様の縦横比の長方形）が検出できるか否かを判定する。具体的には、紙幣の種別（１万円、５千円、千円）ごと、及び、合成データの種別ごとに用意され、予めフラッシュメモリ７４に記憶されている輪郭テンプレートを用いてテンプレートマッチングを行う。そして、輪郭テンプレートのいずれかと一致する箇所が合成データ上にある場合は、紙幣の輪郭形状が検出できる、すなわち紙幣が搬入されたと判定する。なお、輪郭形状の検出には、他の公知の方法を採用してよい。
【００７１】
（４）金種・方向・表裏判定処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣搬入判定処理で紙幣が搬入されたと判定すると、金種・方向・表裏判定処理を行う。ここで、本実施形態において、金種・方向・表裏判定処理における「金種」とは、紙幣の種別（１万円、５千円、千円）を意味する。また、「方向」とは、紙幣識別装置１に紙幣を挿入するときの紙幣の方向（挿入方向）を意味する。例えば、図５に示す紙幣の右側に肖像画が記載されている面について、左側の端部から紙幣が挿入されるときは「左方向」とし、右側の端部から紙幣が挿入されるときは「右方向」とする。また、「表裏」とは、ミラー１７に対向する紙幣の面が裏か表かを意味する。本実施形態では、各種紙幣において肖像画が記載されている面を「表」、その裏面を「裏」とする。
【００７２】
金種・方向・表裏判定処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の可視光反射合成データ記憶領域、赤外光透過合成データ記憶領域、又は、赤外光反射合成データ記憶領域に記憶されている合成データを取得する。次いで、紙幣の種別（１万円、５千円、千円）ごと、及び合成データの種別ごとに用意され、予めフラッシュメモリ７４に記憶されている輪郭テンプレートを用いてテンプレートマッチングを行い、金種を特定する。なお、紙幣搬入判定処理において、既に金種が特定可能な場合は、金種・方向・表裏判定処理における金種の特定は省略してよい。
【００７３】
続いて、画像認識ＤＳＰ回路７２は、特定した金種に応じた部分パターンを用いて、方向と表裏の判定を行う。ここで、部分パターンとは、合成データの種別、金種等に応じて予め用意されている画像であり、フラッシュメモリ７４に記憶されている。例えば、可視光反射合成データの金種１万円の表面に対応する部分パターンとしては、図５に示すような肖像画が記載されている面の左上に位置する数字「１００００」を示す画像Ｐ１が部分パターンとして用意されている。また、例えば、赤外光透過合成データの金種１万円に対応する部分パターンとしては、紙幣の中央部分に位置する透かし部分の画像が部分パターンとして用意されている。
【００７４】
例えば、金種が１万円と特定されている場合は、画像認識ＤＳＰ回路７２は、部分パターンＰ１に一致又は所定程度類似する画像が、合成データにおける紙幣の左上にあるかを判定する。当該画像ある場合は、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣の表裏について、「表」と判定し、且つ、方向を「左方向」と判定する。
【００７５】
一方、合成データにおける紙幣の左上にないと判定する場合は、合成データを１８０度回転させた上で、左上に部分パターンＰ１と一致又は所定程度類似する画像があるかを判定する。当該画像ある場合は、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣の表裏について、「表」と判定し、且つ、方向を「右方向」と判定する。
【００７６】
一方、当該画像がないと判定する場合は、金種１万円の裏面に係る部分テンプレート（図示省略）を用いて、同様にマッチング処理を行って、紙幣の表裏及び方向を特定する。以上のように、本実施形態では、紙幣の挿入方向を特定可能な部分パターンを各金種の表面及び裏面ごとに用意しており、金種・方向・表裏判定処理で、挿入された紙幣の金種・方向・表裏が特定可能となっている。
【００７７】
（５）紙幣データ抽出処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、金種・方向・表裏判定後に、各種合成データ記憶領域から可視光反射合成データ、赤外光反射合成データ、又は、赤外光透過合成データを取得する。そして、取得した合成データに対して予め用意された輪郭テンプレートを用いて、紙幣画像の領域を特定し、紙幣一枚の画像データとして抽出する。なお、以下の説明において、可視光反射合成データから抽出されたデータを可視光反射紙幣データと称し、赤外光反射合成データから抽出されたデータを赤外光反射紙幣データと称する。また、赤外光透過合成データから抽出されたデータを赤外光透過紙幣データと称する。
【００７８】
（６）フィルタ処理
画像認識ＤＳＰ回路７２は、可視光反射紙幣データ、赤外光反射紙幣データ、又は、赤外光透過紙幣データ（以下、これらをまとめて「紙幣データ」と称する場合がある）が抽出されると、フィルタ処理を行う。フィルタ処理は、３σ修正処理と、非線形拡散フィルタ処理からなる。
【００７９】
まず、３σ修正処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、抽出された紙幣データにおける輝度の値について、一定範囲のデータの平均値を中心とした正規分布（図９参照）を作成する。ここで、３σとは、標準偏差の３倍であって、平均値±３σの範囲内にほぼ全てのデータが属する（ばらつきが正規分布である場合、９９．７％のデータがこの範囲内に属する）ものである。
【００８０】
そして、輝度の値が−３σよりも小さい画素の輝度、例えば−４σの画素の輝度を、−３σの輝度の値に置き換える。また、輝度の値が３σよりも大きい画素の輝度、例えば４σの画素の輝度を、３σの輝度の値に置き換える。このようにすることで、イレギュラーなデータである輝度の値が極端に大きい画素（明る過ぎる画素）や輝度の値が極端に小さい画素（暗過ぎる画素）が、その後の処理に影響することを抑制することができる。
【００８１】
次に、画像認識ＤＳＰ回路７２は、３σ修正処理後の各種紙幣データに対して、非線形拡散フィルタ処理を行いＸ（縦）方向のエッジ画像ＸとＹ（横）方向のエッジ画像Ｙを作成する。
【００８２】
図１０Ａは、３σ修正処理後の紙幣データを模式的に表している。図１０Ａにおいて、格子の一マスは、画素を示している。また、図１０Ｂはエッジ画像Ｘ用係数を示している。ここで図１０Ａの画素Ａ１〜Ａ８，Ｐの輝度の値を、それぞれａ１〜ａ８，ｐとした場合、エッジ画像Ｘにおける注目画素Ｐの輝度の値は、エッジ画像Ｘ用係数を用いて、以下の式２によって算出される。
Ｐの輝度（ＰＸ）＝ａ１×（−３）＋ａ２×０＋ａ３×３＋ａ４×（−１０）＋ｐ×０＋ａ５×１０＋ａ６×（−３）＋ａ７×０＋ａ８×３…式（２）
【００８３】
画像認識ＤＳＰ回路７２は、３σ修正処理後の紙幣データの全ての画素について、上記式２を用いて輝度を算出することで、エッジ画像Ｘを作成する。
【００８４】
図１０Ｃはエッジ画像Ｙ用係数を示している。ここで図１０Ａの画素Ａ１〜Ａ８，Ｐの輝度の値を、それぞれａ１〜ａ８，ｐとした場合、エッジ画像Ｙにおける注目画素Ｐの輝度の値は、エッジ画像Ｙ用係数を用いて、以下の式３によって算出される。
Ｐの輝度（ＰＹ）＝ａ１×（−３）＋ａ２×（−１０）＋ａ３×（−３）＋ａ４×０＋ｐ×０＋ａ５×０＋ａ６×３＋ａ７×１０＋ａ８×３…式（３）
【００８５】
画像認識ＤＳＰ回路７２は、３σ修正処理後の各種紙幣データの全ての画素について、上記式３を用いて輝度を算出することで、エッジ画像Ｙを作成する。
【００８６】
各種紙幣データについて、エッジ画像Ｘ及びエッジ画像Ｙを作成した後、画像認識ＤＳＰ回路７２は、両画像からエッジ画像ＸＹを作成する。エッジ画像ＸＹにおける各画素の輝度ＰＸＹは、エッジ画像Ｘにおける画素の輝度の値をＰＸとし、同一位置にあるエッジ画像Ｙにおける画素の輝度の値をＰＹとした場合、以下の式４によって算出することができる。
【００８７】
【数２】
2019045912.tif 000004
【００８８】
画像認識ＤＳＰ回路７２は、エッジ画像Ｘ及びエッジ画像Ｙの全ての画素について、上記式４を用いて輝度ＰＸＹを算出することで、エッジ画像ＸＹを作成し、作成したエッジ画像ＸＹをＳＲＡＭ７３に記憶させる。すなわち、ＳＲＡＭ７３には、可視光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、赤外光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、赤外光透過紙幣データのエッジ画像ＸＹの３種類のエッジ画像が記憶され得る。
なお、画像認識ＤＳＰ回路７２が行う他の処理（真贋判定処理）については、後述する。
【００８９】
＜画像認識アクセラレータ回路＞
画像認識アクセラレータ回路７７は、エッジ勾配画像に係る処理及び高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform,以下「ＦＦＴ変換」と称する場合がある）処理を行う。
【００９０】
［エッジ勾配画像に係る処理］
エッジ勾配画像に係る処理には、Ｓｃｈａｒｒ変換処理、ＨＯＧ変換処理が含まれる。
【００９１】
（１）Ｓｃｈａｒｒ変換処理
Ｓｃｈａｒｒ変換処理において、画像認識アクセラレータ回路７７は、ＳＲＡＭ７３から可視光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、赤外光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、又は、赤外光透過紙幣データのエッジ画像ＸＹを取得する。そして、取得したエッジ画像ＸＹのそれぞれについて、Ｘ（縦）方向のエッジ変換画像ＸとＹ（横）方向のエッジ変換画像Ｙを作成する。
なお、Ｓｃｈａｒｒ変換処理においてエッジ変換画像Ｘとエッジ変換画像Ｙを作成する態様は、上述した非線形拡散フィルタ処理において、エッジ画像Ｘとエッジ画像Ｙを作成する態様と用いる係数を含めて同様のため、ここでは説明を省略する。
【００９２】
（２）ＨＯＧ変換処理
ＨＯＧ変換処理において、画像認識アクセラレータ回路７７は、エッジ勾配画像を作成し、作成したエッジ勾配画像にＨＯＧ変換を施す。ここで、ＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）変換とは、画像データにおける局所領域(セル)の輝度の勾配方向をヒストグラム化することであり、ＨＯＧ変換を伴う画像マッチングには、局所的な形状変化（幾何学的変換）に強いことや照明の変動に影響を受けにくいという特徴がある。
【００９３】
具体的には、Ｓｃｈａｒｒ変換処理で作成した各種画像ＸＹについてのエッジ変換画像Ｘとエッジ変換画像Ｙからエッジ勾配画像を作成する。エッジ勾配画像における各画素の輝度すなわち勾配強度は、エッジ変換画像Ｘにおける画素の輝度の値をＱＸ、同一位置にあるエッジ変換画像Ｙにおける画素の輝度の値をＱＹとした場合、以下の式５によって算出することができる。
【００９４】
【数３】
2019045912.tif 000005
【００９５】
また、エッジ勾配画像における各画素の勾配角度は、以下の式６によって算出することができる。
【００９６】
【数４】
2019045912.tif 000006
【００９７】
図１１では、作成した可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るエッジ勾配画像Ｇ４を模式的に示している。画像認識アクセラレータ回路７７は、作成したエッジ勾配画像Ｇ４における２点鎖線で示した長方形の枠Ｓを局所領域（セル）として、局所領域ごとに局所領域内の輝度の勾配方向のヒストグラムを、作成する。そして作成したヒストグラム一式（以降の説明において、「ＨＯＧデータ」と称する場合がある）をＳＲＡＭ７３に記憶させる。本実施形態において、ＳＲＡＭ７３には、可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータ、赤外光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータ、赤外光透過紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータの３種類のＨＯＧデータが記憶され得る。
【００９８】
［ＦＦＴ変換処理］
ＦＦＴ変換処理において、画像認識アクセラレータ回路７７は、上述の各種エッジ画像ＸＹを取得し、取得したエッジ画像ＸＹに対して、ＦＦＴ変換処理を施す。
【００９９】
具体的には、図１２に示すように、画像認識アクセラレータ回路７７は、取得した各種エッジ画像ＸＹを、複数の領域に区画し、区画した各領域について、周波数と振幅の値を算出する。図１２では、取得したエッジ画像ＸＹデータを所定の角度ごとに区画し、当該区画した領域それぞれについて、周波数と振幅の値を算出した例を示している。
【０１００】
そして、画像認識アクセラレータ回路７７は、算出した周波数と振幅の値（以下、これらを「ＦＦＴデータ」と称する場合がある）をＳＲＡＭ７３に記憶する。なお、本実施形態では、可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータ、赤外光光反射紙幣データ（エッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータ、赤外光透過紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータの３種類のＦＦＴデータが記憶され得る。
【０１０１】
＜画像認識ＤＳＰ回路による真贋判定処理＞
次に、画像認識ＤＳＰ回路７２が実行する真贋判定処理について説明する。真贋判定処理は、挿入された紙幣が真券（本物）か否かを判定する処理であり、画像マッチングテンプレート比較処理、ＨＯＧテンプレート比較処理、ＦＦＴテンプレート比較処理及び３次元判定処理が含まれる。
【０１０２】
（１）画像テンプレート比較処理
画像テンプレート比較処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３から可視光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、赤外光反射紙幣データのエッジ画像ＸＹ、又は赤外光透過紙幣データのエッジ画像ＸＹを取得する。
【０１０３】
次に、画像認識ＤＳＰ回路７２は、取得したエッジ画像ＸＹデータと、対応するテンプレートとを比較し、ゼロ平均正規化相互相関マッチング（Zero-mean Normalized Cross Correlation，以降の説明において「ＺＮＣＣ」と称する場合がある）によって、類似度の評価値ｘを算出する。なお、ＺＮＣＣによって得られる類似度の評価値は、−１．０００００００〜１．０００００００の範囲で算出され、１．０００００００が最も類似度が高い（似ている）評価値となる。
【０１０４】
（２）ＨＯＧテンプレート比較処理
ＨＯＧテンプレート比較処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３に記憶されている可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータ、赤外光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータ、又は、赤外光透過紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＨＯＧデータを取得する。次いで、取得したＨＯＧデータと、対応するテンプレートのＨＯＧデータとを比較し、ＺＮＣＣによって類似度の評価値ｙを算出する。
【０１０５】
（３）ＦＦＴテンプレート比較処理
ＦＦＴテンプレート比較処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３に記憶されている可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータ、赤外光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータ、又は、赤外光透過紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係るＦＦＴデータを取得する。次いで、取得したＦＦＴデータと、対応するテンプレートのＦＦＴデータとを比較し、ＺＮＣＣによって類似度の評価値ｚを算出する。
【０１０６】
（４）３次元判定処理
３次元判定処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、上述の処理で算出した評価値ｘ，ｙ，ｚと、予め設定した係数Ａ，Ｂ，Ｃからなる以下の式が成立する場合に、挿入された紙幣が真券であると判定する。なお、係数Ａ，Ｂ，Ｃの値は、要求する真贋判定の精度に応じて、適宜設定可能である。
ｘ＋Ａｙ＋Ｂｚ≧Ｃ      ・・・式（７）
【０１０７】
＜ＧＰＩＯ＞
ＧＰＩＯ７８（図６参照）は、制御ＬＳＩ４１と、制御ＬＳＩ４１に接続されている機器や各種デバイスとの入出力のためのデバイスである。例えば、ＧＰＩＯ７８のＬＥＤ制御出力ＰＯＲＴが、ＬＥＤユニット５０に接続され、制御ＬＳＩ４１によるＬＥＤユニット５０を構成する赤外光反射用ＬＥＤ１３、可視光反射用ＬＥＤ１４及び赤外光透過用ＬＥＤ１５の点灯及び消灯制御が可能となっている。また、ＧＰＩＯ７８の紙幣搬送制御出力ＰＯＲＴが、紙幣搬送ユニット６０に接続され、制御ＬＳＩ４１による紙幣搬送ユニット６０の動作の制御が可能となっている。また、ＧＰＩＯ７８のＣＭＯＳポートがＣＭＯＳイメージセンサ４２に接続され、制御ＬＳＩ４１によるＣＭＯＳイメージセンサ４２の制御が可能となっている。
【０１０８】
＜ＵＡＲＴ＞
ＵＡＲＴ７９は、紙幣識別装置１と制御基板３０との間で各種コマンドを送受信するためのシリアル通信用デバイスである。
【０１０９】
＜ホストコントローラ＞
ホストコントローラ７１は、制御ＬＳＩ４１を構成する各デバイス、例えば魚眼補正スケーラ回路７６、画像認識ＤＳＰ回路７２、画像認識アクセラレータ回路７７、ＧＰＩＯ７８、ＵＡＲＴ７９の制御を行う。
また、ホストコントローラ７１は、ＧＰＩＯ７８を介して、ＬＥＤユニット５０へ点灯指示や消灯指示に係る信号を出力する。
【０１１０】
ここで、ＳＲＡＭ７３には、真贋判定の判定対象のデータの種別ごとに判定結果の記憶領域が設けられている。具体的には、本実施形態では、可視光反射データに基づくデータに対する判定結果を記憶する可視光反射判定結果記憶領域が設けられている。また、赤外光反射データに基づくデータに対する判定結果を記憶する赤外光反射判定結果記憶領域が設けられている。また、赤外光透過データに基づくデータに対する判定結果を記憶する赤外光透過判定結果記憶領域が設けられている。ホストコントローラ７１は、これら判定結果の記憶領域全てに判定結果が記憶されたタイミングで、記憶された３種類の判定結果に応じて、紙幣判定正常時制御又は紙幣判定異常時制御を行う。
【０１１１】
ホストコントローラ７１は、記憶された３種類の判定結果が全て「真券」である場合に、挿入された紙幣が真券である旨及び金種を制御基板３０に送信する紙幣判定正常時制御を行う。一方、ホストコントローラ７１は、記憶された３種類の判定結果の少なくとも１つが「真券でない」である場合に、制御基板３０へ、真贋判定で判定結果が真券でないと判定された旨を示す判定異常コマンドを送信する紙幣判定異常時制御を行う。
【０１１２】
なお、ＳＲＡＭ７３には、バックアップ電源（不図示）が接続されており、遊技用装置２０の電源切断時も一定期間（例えば、１週間程度）はＳＲＡＭ７３に記憶された内容は保持される。
【０１１３】
＜フラッシュメモリ＞
フラッシュメモリ７４には、制御ＬＳＩ４１を構成する各種デバイス、例えば、ホストコントローラ７１、画像認識ＤＳＰ回路７２、魚眼補正スケーラ回路７６、画像認識アクセラレータ回路７７が各種処理に用いるパラメータや各種処理に必要なデータが記憶されている。また、フラッシュメモリ７４には、画像認識ＤＳＰ回路７２が行う紙幣挿入検知判定処理、紙幣搬入判定処理や金種・方向・表裏判定処理に用いられる各種テンプレート、例えばエッジテンプレート、輪郭テンプレート、部分テンプレートが記憶されている。
【０１１４】
また、フラッシュメモリ７４には、図１３に示すように、真贋判定処理に用いられる各種テンプレートが記憶されている。テンプレートは、光源の違いに基づく比較対象データの元データの種別（可視光反射データ，赤外光反射データ，赤外光透過データ）、比較処理の種類（画像テンプレート、ＨＯＧ、ＦＦＴ）、金種の種類（表・裏）の組合せのそれぞれに対応する５４種類が予め用意されている。
【０１１５】
テンプレートＮｏ．１〜１８は、可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係る比較処理に用いられる。テンプレートＮｏ．１９〜３６は、赤外光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係る比較処理に用いられる。テンプレートＮｏ．３７〜５４は、赤外光透過紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係る比較処理に用いられる。例えば、可視光反射紙幣データ（のエッジ画像ＸＹ）に係る比較処理において、挿入された紙幣の金種が「５千円」で、表裏が「表」の場合におけるＨＯＧテンプレート比較処理で用いるテンプレートは、Ｎｏ．９のＨＯＧテンプレートとなる。
【０１１６】
なお、本実施形態では、各種テンプレートについて、所定の方向（例えば、図５に示す例では左方向）で挿入した場合のテンプレートのみを記憶している。このため、画像認識ＤＳＰ回路７２が、金種・方向・表裏判定処理の結果、紙幣が所定の方向とは逆の方向（図５で示す例では右方向）から挿入されたと判定する場合、比較対象の紙幣データを回転させてマッチング処理を行う。しかしながら、これに代えて、両挿入方向に応じたテンプレートを予め用意しておいてもよい。また、テンプレートを回転させてマッチング処理をしてもよい。
【０１１７】
＜制御ＬＳＩの処理フロー＞
［第１メイン処理］
次に、制御ＬＳＩ４１が行う第１メイン処理について、図１４を参照して説明する。図１４は、制御ＬＳＩ４１が行う第１メイン処理を説明するための処理フロー図である。
【０１１８】
第１メイン処理において、制御ＬＳＩ４１のホストコントローラ７１は、光源ＬＥＤ点灯制御処理を行う（Ｓ１）。光源ＬＥＤ点灯制御処理において、ホストコントローラ７１は、点灯するＬＥＤとして可視光反射用ＬＥＤ１４、赤外光透過用ＬＥＤ１５，又は、赤外光反射用ＬＥＤ１３のいずれか一つを選択し、選択したＬＥＤを点灯させる。なお、ホストコントローラ７１は、本処理において、可視光反射用ＬＥＤ１４、赤外光透過用ＬＥＤ１５、赤外光反射用ＬＥＤ１３の順で点灯するＬＥＤを選択するように予め設定されている。
【０１１９】
次いで、ホストコントローラ７１は、Ｖｓｙｎｃ割込信号が出力されたか否かを判定する（Ｓ２）。出力されていないと判定する場合（ステップＳ２がＮＯ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、ステップＳ２の処理を繰り返す。
【０１２０】
一方、ステップＳ２で、Ｖｓｙｎｃ割込信号が出力されたと判定する場合（ステップＳ２がＹＥＳ判定の場合）、制御ＬＳＩ４１の魚眼補正スケーラ回路７６は上述の対応光源別画像データ保存処理を行う（Ｓ３）。そして、ステップＳ３の処理の後、制御ＬＳＩ４１は処理をステップＳ１に移行させる。
【０１２１】
ここで、ステップＳ２におけるＶｓｙｎｃ割込信号は、上述したとおり、ＣＭＯＳイメージセンサ４２から送信された撮像データを、ＩＳＩ回路８０がＲＧＢ画像に変換し、変換したＲＧＢ画像をＩＳＰ回路７５が受信するときに出力される。また、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、上述のとおり４ｍｓｅｃ毎に、ミラー１７の反射面１７ｃを撮像する。すなわち、Ｖｓｙｎｃ割込信号は４ｍｓｅｃ周期で出力される。したがって、本実施形態において、制御ＬＳＩ４１は、上述のとおり、４ｍｓｅｃを経過する毎に、異なるＬＥＤを点灯させ、また、同種のＬＥＤが１２ｍｓｅｃ周期で点灯するように、各種ＬＥＤの点灯を制御することになる。
【０１２２】
また、ＩＳＰ回路７５はＲＧＢ画像をグレースケール画像データに変換し、変換されたグレースケール画像データについて、魚眼補正スケーラ回路７６は、ステップＳ３で対応光源別画像データ保存処理を行う。このため、魚眼補正スケーラ回路７６は、赤外光反射データに基づく縮小画像データを赤外光反射データ記憶領域に記憶させ、または、可視光反射データに基づく縮小画像データを可視光反射データ記憶領域に記憶させ、または、赤外光透データに基づく縮小画像データを赤外光透過データ記憶領域に記憶させることができる。
【０１２３】
［第２メイン処理］
次に、制御ＬＳＩ４１が行う第２メイン処理について、図１５を参照して説明する。図１５は、制御ＬＳＩ４１が行う第２メイン処理を説明するための処理フロー図である。第２メイン処理は、第１メイン処理のステップＳ３の対応光源別画像データ保存処理が実行され、ＳＲＡＭ７３に縮小画像データが記憶される毎（すなわち４ｍｓｅｃ毎）に、記憶された縮小画像データについて実行される。
【０１２４】
第２メイン処理において、制御ＬＳＩ４１の画像認識ＤＳＰ回路７２は、まず、ＳＲＡＭ７３に設けた紙幣挿入検知フラグはＯＮか否かを判定する（Ｓ１１）。ステップＳ１１で紙幣挿入検知フラグがＯＮでないと判定する場合（ステップＳ１１がＮＯ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣挿入検知判定処理を行う（Ｓ１２）。紙幣挿入検知判定処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の赤外光反射データ記憶領域、可視光反射データ記憶領域又は赤外光透過データ記憶領域に記憶されている最新の縮小画像データを取得し取得した縮小画像データ上に紙幣のエッジ部分（端と角）が検出できるか否かに基づいて、紙幣の挿入を検知する。なお、ステップＳ１２で取得される最新の縮小画像とは、第２メイン処理の実行のトリガーとなった直近の対応光源別画像データ保存処理（第１メイン処理のステップＳ１３）に係る縮小画像である。
【０１２５】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２の判定結果が検知か否かを判定する（Ｓ１３）。ステップＳ１２の判定結果が検知でない場合（ステップＳ１３がＮＯ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了する。
【０１２６】
一方、ステップＳ１２の判定結果が検知の場合（ステップＳ１３がＹＥＳ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、対応光源別画像データ合成保存処理を行う（Ｓ１４）。対応光源別画像データ合成保存処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ１２で取得した最新の縮小画像データを合成データとして、ＳＲＡＭ７３の対応する合成データ記憶領域に記憶させる。例えば、ステップＳ１２で取得した最新の縮小画像データが可視光反射データに基づく縮小画像の場合、当該可視光反射データに基づく縮小画像を合成データとして、可視光反射合成データ記憶領域に記憶させる。
【０１２７】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、搬送用モータ搬送制御を行う（Ｓ１５）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、挿入された紙幣が所定の速度で紙幣識別装置１内を搬送されるように、ホストコントローラ７１を介して、紙幣搬送ユニット６０の動作を制御する。具体的には、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣搬送ユニット６０のモータ駆動回路６２に、搬送モータ６１を正回転させるように指示する。
【０１２８】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３に設けた紙幣挿入検知フラグをＯＮにセットする（Ｓ１６）。そして、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了させる。
【０１２９】
ここで説明をステップＳ１１に戻し、ステップＳ１１の処理で、紙幣挿入検知フラグはＯＮであると判定する場合（ステップＳ１１がＹＥＳ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、対応光源別画像データ合成保存処理を行う（Ｓ１７）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の赤外光反射データ記憶領域、可視光反射データ記憶領域又は赤外光透過データ記憶領域に記憶されている最新の縮小画像データを取得する。また、画像認識ＤＳＰ回路７２は、取得した縮小画像データの種別に対応するＳＲＡＭ７３の合成データ記憶領域から合成データを取得し、取得した縮小画像データと合成データとをマッチング処理によって合成する。そして、合成後のデータを対応する合成データ記憶領域に記憶させる。なお、取得した縮小画像データの種別に対応するＳＲＡＭ７３の合成データ記憶領域に合成データが記憶されていない場合は、取得した縮小画像データを合成データとして当該合成データ記憶領域に記憶させる。例えば、赤外光透過データの縮小画像データを取得し、赤外光透過合成データ記憶領域に合成データが記憶されていない場合は、取得した赤外光透過データの縮小画像データを合成データとして、赤外光透過合成データ記憶領域に記憶する。
【０１３０】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、正常に画像合成できたか否かを判定する（Ｓ１８）。具体的には、ステップＳ１７において、合成データ記憶領域に合成データが記憶されておらず、取得した縮小画像データを最初の合成データとして当該合成データ記憶領域に記憶させた場合、ステップＳ１８では正常に合成できたと判定される。また、ステップＳ１７において、合成データ記憶領域に記憶されていた合成データに取得した縮小画像データを合成して、合成後のデータを合成データ記憶領域に記憶させた場合、ステップＳ１８では正常に合成できたと判定される。
【０１３１】
ステップＳ１８で正常に合成できなかったと判定する場合（ステップＳ１８がＮＯ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、合成ＮＧ時処理を行う（Ｓ１９）。なお、正常に合成できない場合としては、例えば、挿入された紙幣の摩耗、汚れ、皺、破損や、紙幣の搬送時の紙幣の滑りや詰まりの発生により、重複部分を検出できない場合や、重複部分が閾値以上（詰まりの場合に発生）又は以下である場合が考えられる。
【０１３２】
合成ＮＧ時処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の各種データ記憶領域及び各種合成データ記憶領域に記憶されているデータを全て削除する。また、ＳＲＡＭ７３の紙幣挿入検知フラグをＯＦＦにセットする。そして、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣挿入口２４から挿入された紙幣が返却されるように、ホストコントローラ７１を介して、紙幣搬送ユニット６０の動作を制御する。具体的には、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣搬送ユニット６０のモータ駆動回路６２に、搬送モータ６１を一定時間（例えば、１０秒間）逆回転させるように指示する。ステップＳ１９の後、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了させる。
【０１３３】
ステップＳ１８の処理で、正常に画像合成できたと判定する場合（ステップＳ１８がＹＥＳ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、紙幣搬入判定処理を行う（Ｓ２０）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ１７で合成データを記憶させた合成データ記憶領域から合成データを取得し、取得した合成データ上に紙幣の輪郭形状（紙幣と同様の縦横比の長方形）が検出できるか否かを判定する。そして、輪郭形状が検出できた場合は、紙幣が搬入されたと判定し、できなかった場合は、紙幣が搬入されていないと判定する。
【０１３４】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２０の紙幣搬入判定処理の判定結果が、搬入されたであるか否かを判定する（Ｓ２１）。当該判定結果が搬入されていない場合（ステップＳ２１がＮＯ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了する。
なお、紙幣搬入判定処理では、ステップＳ１７で記憶させた合成データ上に紙幣の輪郭形状を検出した場合に紙幣が搬入されたと判断した。これに加えて、検出した輪郭形状が、ステップＳ１７で合成データを記憶させた合成データ記憶領域とは異なる合成データ記憶領域に記憶されている合成データ上の紙幣の輪郭形状と一致するか否かの判定を行ってもよい。例えばステップＳ１７で記憶させた可視光反射合成データについて紙幣の輪郭形状を検出した場合に、この検出した輪郭形状と、赤外光反射合成データ記憶領域に記憶されている赤外光反射合成データ上の輪郭形状か一致するか否かを判定する。一致しない場合は、ステップＳ１９の合成ＮＧ処理を実行して、搬送された紙幣を返却してもよい。
【０１３５】
ステップＳ２１の判定結果が搬入された場合（ステップＳ２１がＹＥＳ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、搬送用モータ停止制御を行う（Ｓ２２）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ホストコントローラ７１を介して、紙幣搬送ユニット６０のモータ駆動回路６２に、搬送モータ６１の動作を停止するように制御し、且つ、シャッタ１９を閉止状態に設定する。なお、搬送用モータ停止制御の開始前において、既に搬送モータ６１が停止し、且つ、シャッタ１９が閉止状態に設定されている場合は、搬送用モータ停止制御は省略される。また、搬送用モータ停止制御実行後の撮像タイミングにおいては、停止している紙幣が撮像される。例えば可視光反射用ＬＥＤ１４の点灯時の撮像に係る可視光反射データに基づく縮小画像についての第２メイン処理において搬送用モータ停止制御が行われた場合、次の撮像タイミングである赤外光透過用ＬＥＤ１５の点灯時ではＣＭＯＳイメージセンサ４２は停止している紙幣を撮像する。また同様に、その次の撮像タイミングである赤外光反射用ＬＥＤ１３の点灯時ではＣＭＯＳイメージセンサ４２は停止している紙幣を撮像する。
【０１３６】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２０の処理で取得した合成データに基づいて、金種・方向・表裏判定処理を行う（Ｓ２４）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、部分テンプレートを用いて、挿入された紙幣の金種（１万円、５千円、千円）、方向（上述の「左方向」又は「右方向」）、及び紙幣の表か裏かを判定する。
【０１３７】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２３の判定の結果がＯＫ、すなわち金種・方向・表裏が判定できたか否かを判定する（Ｓ２４）。判定できなかった場合（Ｓ２４がＮＯ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、搬送用モータ排出制御を行う（Ｓ２５）。搬送用モータ排出制御において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ホストコントローラ７１を介して、紙幣搬送ユニット６０の動作を、挿入された紙幣が返却されるように制御する。すなわちシャッタ１９を開放し、紙幣を紙幣挿入口２４から返却されるようにモータ駆動回路６２に搬送モータ６１を一定時間逆回転させるように指示する。また、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の各種データ記憶領域及び合成データ記憶領域に記憶されているデータを全て削除する。また、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ＳＲＡＭ７３の紙幣挿入検知フラグをＯＦＦにセットする。そして、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了する。
【０１３８】
ステップＳ２４で判定結果がＯＫの場合（Ｓ２４がＹＥＳ判定の場合）、画像認識ＤＳＰ回路７２は、真贋判定処理を行う（Ｓ２６）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２０の処理で取得した合成データについて、上述の紙幣データ抽出処理を行って、可視光反射紙幣データ、赤外光反射紙幣データ又は赤外光透過紙幣データを抽出する。また、抽出した紙幣データについて上述のフィルタ処理を施す。また、画像認識アクセラレータ回路７７に、エッジ勾配画像に係る処理（ＨＯＧ）及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行わせ、抽出した紙幣データについてのＨＯＧデータとＦＦＴデータを生成させる。そして、画像認識ＤＳＰ回路７２は、図１３に示すテンプレートから、ステップＳ２０で取得した合成データの元データの種別（可視光反射データ、赤外光透過データ、赤外光反射データ）及びステップＳ２３で特定した金種・方向・表裏に対応するテンプレートを選択し、上述の画像テンプレート比較処理、ＨＯＧテンプレート比較処理及びＦＦＴテンプレート比較処理を行う。そして、これら比較処理で求めたＺＮＣＣの値と、上述の式（７）を用いて、真贋判定を行う。
【０１３９】
次いで、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２６の真贋判定の結果をＳＲＡＭ７３に記憶させる判定結果記憶処理を行う（Ｓ２７）。本処理において、画像認識ＤＳＰ回路７２は、ステップＳ２６の真贋判定の結果を、対応する記憶領域に記憶させる。例えば、Ｓ２０の処理で取得した合成データが可視光反射合成データの場合、ステップＳ２６の判定結果は、可視光反射データに基づくデータに対する判定結果となることから、当該判定結果を可視光反射判定結果記憶領域に記憶させる。そして、画像認識ＤＳＰ回路７２は、第２メイン処理を終了する。
【０１４０】
［第３メイン処理］
次に、制御ＬＳＩ４１が行う第３メイン処理について、図１６を参照して説明する。図１６は、制御ＬＳＩ４１が行う第３メイン処理を説明するための処理フロー図である。第３メイン処理は、第２メイン処理のステップＳ２７の判定結果記憶処理が実行され、ＳＲＡＭ７３に判定結果が記憶される毎に実行される。
【０１４１】
第３メイン処理において、制御ＬＳＩ４１のホストコントローラ７１は、ＳＲＡＭ７３の各種判定結果記憶領域を参照し、３種類の判定結果が記憶されたか否かを判定する。ここで、３種類の判定結果とは、可視光反射データに基づくデータに対する判定結果、赤外光反射データに基づくデータに対する判定結果、及び、赤外光透過データに基づくデータに対する判定結果である。
【０１４２】
ステップＳ３１の処理で３種類の判定結果が記憶されていないと判定する場合（Ｓ３１がＮＯ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、第３メイン処理を終了する。一方、３種類の判定結果が記憶されていると判定する場合（Ｓ３１がＹＥＳ判定の場合）、判定結果はＯＫか、すなわち３種類の全ての判定結果が「真券」であることを示しているか否かを判定する（Ｓ３２）。
【０１４３】
ステップＳ３２の処理で判定結果はＯＫと判定する場合（ステップＳ３２がＹＥＳ判定の場合）、搬送用モータ搬入完了制御を行う（Ｓ３３）。本処理において、ホストコントローラ７１は、挿入された紙幣の挿入方向の後端部が第２搬送ローラ１２を抜けて、紙幣全体が紙幣収納部１６に収納されるように、モータ駆動回路６２に搬送モータ６１を正回転させるよう指示する。
【０１４４】
次いで、ホストコントローラ７１は、紙幣判定正常時制御を行う（ステップＳ３４）。本処理において、ホストコントローラ７１は、挿入された紙幣が真券である旨及び金種を示すコマンドを制御基板３０に送信する。
【０１４５】
一方、ステップＳ３２の処理で判定結果はＯＫでないと判定する場合（ステップＳ３２がＮＯ判定の場合）、すなわち３種類の判定結果の少なくとも一つが「真券でない」である場合、ホストコントローラ７１は、紙幣判定異常時制御を行う（Ｓ３５）。本処理において、ホストコントローラ７１は、搬送用モータ排出制御（図１５のステップＳ２５参照）を行う。以上のように、本実施形態では、「真券でない」と判定された紙幣は、紙幣挿入口２４から排出される。しかしながら、これに代えて、「真券でない」と判定された紙幣については、搬送用モータ搬入完了制御を行い、紙幣を紙幣収納部１６に収納させてもよい。この場合、ホストコントローラ７１は、制御基板３０へ、真贋判定で判定結果が真券でないと判定された旨を示す判定異常コマンドを送信してもよい。
【０１４６】
ステップＳ３４又はステップＳ３５の処理の後、ホストコントローラ７１は、ＳＲＡＭ７３の紙幣挿入検知フラグをＯＦＦにセットする（Ｓ３６）。そして、第３メイン処理を終了する。
【０１４７】
＜作用＞
本実施形態の紙幣識別装置１では、３種類の判定結果、すなわち可視光反射データに基づくデータに対する判定結果、赤外光反射データに基づくデータに対する判定結果、赤外光透過データに基づくデータに対する判定結果、に基づいて紙幣の真贋を判定する。このため、真贋判定の精度を高めることができる。
【０１４８】
また、ミラー１７は、紙幣の搬送方向に対して４５°に傾いて配置されている。また、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、ミラー１７とＣＭＯＳイメージセンサ４２の受光面の対向方向が、紙幣の搬送方向と水平となるように配置されている。このように配置することで、ＣＭＯＳイメージセンサ４２と紙幣との距離を大きく空けなくても、ＣＭＯＳイメージセンサ４２の画角を比較的大きく確保することができる。このため装置の大型化を抑制することができる。
【０１４９】
＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態に係る紙幣識別装置について、その作用効果も含めて説明した。しかし、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形実施が可能である。
【０１５０】
変形例に係る紙幣識別装置２について、図１７〜図１９を参照しながら説明する。図１７は、変形例に係る幣識別装置２の模式的説明図である。また、図１８は、変形例に係る幣識別装置２における制御ＬＳＩの回路構成例を示すブロック図である。また、図１９は、変形例に係る第１メイン処理の一例を示すフローチャートである。
【０１５１】
図１７及び図１８に示すように、本変形例に係る紙幣識別装置２は、上述の紙幣識別装置１と異なり、挿入検知センサ６３を有している。なお、以下の説明において、上述した紙幣識別装置１における構成要素と同一または類似の構成要素については、その説明を省略し、また、図面においては同一の符号を付す。
【０１５２】
挿入検知センサ６３は、発光素子及び受光素子からなるフォトセンサで構成され、紙幣挿入口２４に挿入された紙幣の端部を検知すると検知信号を出力する。図１７に示すように、挿入検知センサ６３は、紙幣識別装置２内で、紙幣挿入口２４付近に、且つ、シャッタ１９の外側に設けられている。なお、紙幣識別装置２のシャッタ１９の初期状態は、閉止状態に設定されている。
【０１５３】
図１８に示すように、紙幣識別装置２の紙幣搬送ユニット６０は、シャッタ１９、搬送モータ６１、モータ駆動回路６２、及び、挿入検知センサ６３で構成されている。紙幣識別部４０の制御ＬＳＩ４１は、紙幣搬送ユニット６０とＧＰＩＯ７８（図６参照）を介して電気的に接続されている。このため、挿入検知センサ６３が出力した検知信号は、制御ＬＳＩ４１が検知可能となっている。
【０１５４】
次に、紙幣識別装置２の制御ＬＳＩ４１が実行する第１メイン処理について、図１９を参照して説明する。
第１メイン処理において、制御ＬＳＩ４１のホストコントローラ７１は、まず、紙幣挿入検知判定処理を行う（Ｓ４１）。具体的には、制御ＬＳＩ４１は、挿入検知センサ６３から出力される検知信号を検知したか否かを判定する。
【０１５５】
次いで、ホストコントローラ７１は、ステップＳ４１の判定結果が検知か否かを判定する（Ｓ４２）。ステップＳ４２で判定結果が検知でないと判定する場合（ステップＳ４２がＮＯ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、処理をステップＳ４１に移行させる。
【０１５６】
一方、ステップＳ４２で判定結果が検知であると判定する場合（ステップＳ４２がＹＥＳ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、ＳＲＡＭ７３の紙幣挿入検知フラグをＯＮにセットする（Ｓ４３）。次いで、ホストコントローラ７１は、シャッタ開制御を行い、シャッタ１９を閉止状態から開放状態にする（Ｓ４４）。
【０１５７】
次いで、ホストコントローラ７１は、搬送用モータ搬送制御を行い、挿入された紙幣が所定の速度で紙幣識別装置２内を搬送されるように、紙幣搬送ユニット６０の動作を制御する（Ｓ４５）。具体的には、紙幣搬送ユニット６０のモータ駆動回路６２に、搬送モータ６１を正回転させるように指示する。
【０１５８】
次いで、ホストコントローラ７１は、ＣＭＯＳ撮像制御を行う（Ｓ４６）。本処理においてホストコントローラ７１は、ＣＭＯＳイメージセンサ４２に撮像を開始するように指示する。これによって、ＣＭＯＳイメージセンサ４２は、以降４ｍｓｅｃ毎に撮像を行い、撮像データを制御ＬＳＩ４１に出力することになる。
【０１５９】
次いで、ホストコントローラ７１は、光源ＬＥＤ点灯制御を行う（Ｓ４７）。次いで、ホストコントローラ７１は、Ｖｓｙｎｃ割込信号が出力されたか否かを判定する（Ｓ４８）。出力されていないと判定する場合（ステップＳ４８がＮＯ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、ステップＳ４８の処理を繰り返す。
【０１６０】
一方、ステップＳ４８で、Ｖｓｙｎｃ割込信号が出力されたと判定する場合（ステップＳ４８がＹＥＳ判定の場合）、制御ＬＳＩ４１の魚眼補正スケーラ回路７６は上述の対応光源別画像データ保存処理を行う（Ｓ４９）。なお、ステップＳ４７〜Ｓ４９の内容は、上述の紙幣識別装置１の制御ＬＳＩ４１が行う第１メイン処理のステップＳ１〜Ｓ３の内容と同様のため、ここでは説明を省略する。
【０１６１】
ステップＳ４９の後、ホストコントローラ７１は、紙幣挿入検知フラグがＯＮか否かを判定する（Ｓ５０）。紙幣挿入検知フラグがＯＮである場合（ステップＳ５０がＹＥＳ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、処理をＳ４７に移行させる。
【０１６２】
一方、ステップＳ５０で紙幣挿入検知フラグがＯＮでない場合（ステップＳ５０がＮＯ判定の場合）、ホストコントローラ７１は、処理をＳ４１に移行させる。これによって、紙幣識別装置２は、次の紙幣の挿入を検知可能となる。
【０１６３】
紙幣識別装置２が実行する第２メイン処理及び第３メイン処理は、上述の紙幣識別装置１が実行する第２メイン処理（図１５参照）及び第３メイン処理（図１６参照）と同様のため説明を省略する。なお、紙幣識別装置２においては、第１メイン処理において紙幣挿入検知フラグがＯＮにセットされた後で、第２メイン処理の実行トリガーとなる対応光源別画像データ保存処理が行われる（図１９のステップＳ４３及びＳ４９参照）。このため、第２メイン処理（図１５参照）のステップＳ１１は必ずＹＥＳ判定となり、処理はステップＳ１７に移行することになる。したがって、紙幣識別装置２が行う第２メイン処理においては、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理は省略可能である。
【０１６４】
本変形例の紙幣識別装置２は、上述の紙幣識別装置１と同様の作用効果を奏する。また、紙幣識別装置２では、紙幣の挿入検知を、挿入検知センサ６３の検知信号に基づいて行う。このため、ＣＭＯＳイメージセンサ４２が撮像した画像（撮像データ）に基づいて挿入検知を行う場合に比べて、制御ＬＳＩ４１の処理の負担を軽減させることができる。
【０１６５】
＜その他の変形例＞
変形例の紙幣識別装置２は、挿入検知センサ６３を、紙幣識別装置２内で、紙幣挿入口２４付近に、且つ、シャッタ１９の外側に設けた態様を説明した。しかし、これに代えて、挿入検知センサ６３を、シャッタ１９の内側に設けてもよい。この場合、シャッタ１９の初期状態は、開放状態に設定され、図１９に示す第１メイン処理におけるステップＳ４４のシャッタ開制御は省略可能である。
【０１６６】
また、本実施形態では、台間機である遊技用装置２０に紙幣識別装置１を設けた態様を説明したが、本発明の紙幣識別装置は、紙幣を取り扱う他の装置に搭載可能である。例えば、パチンコ機、パチスロ機自体に搭載してもよい。また、ゲーミングマシン、遊技場周辺機器に搭載してもよい。また、両替機や現金自動預け払機に搭載してもよい。
【０１６７】
また、制御ＬＳＩ４１を構成する各種回路として物理的な回路を用いてもよいし、ホストコントローラが予め用意されたプログラムを実行することで各種回路の機能を実現してもよい。また、一つの回路が担う処理を複数の回路に分担させてもよいし、複数の回路が担う処理を一つの回路が実行するようにしてもよい。
【０１６８】
また、画像テンプレート比較処理、ＨＯＧテンプレート比較処理、ＦＦＴテンプレート比較処理のいずれか一つの比較結果に基づいて真贋判定を行ってもよい。例えば、画像テンプレート比較処理の判定結果のみに基づいて真贋判定を行ってもよい。この場合、３次元判定処理は省略される。
【０１６９】
また、本実施形態では、紙幣収納部１６を備える紙幣識別装置（スタックタイプ）について説明したが、本発明は、紙幣収納部を備えない紙幣識別装置（搬送タイプ）にも適用される。搬送タイプの紙幣識別装置が、スタックタイプの紙幣識別装置と異なる点は、挿入された紙幣の判定後に、紙幣を遊技用装置２０の裏側に設置された搬送路に搬送する点である。搬送路はホール内の島（複数台の遊技機と複数台の遊技用装置が背中合わせに並んだホール内のブロック）毎に設置された紙幣保管庫（金庫）に保管される。
【０１７０】
また、本実施形態では、紙幣識別装置１が真贋判定を行う紙幣の種別が、日本銀行券の１万円、５千円、千円（１万円札、５千円札、千円札）である例を説明した。しかしながら、紙幣識別装置１が真贋判定を行う紙幣の種別は、これに限らない。紙幣真贋判定に用いるテンプレートを予め用意することで、例えば、２千円札や外国紙幣について真贋判定を行うこともできる。
【符号の説明】
【０１７１】
１…紙幣識別装置、  １０…紙幣搬送路、  １１…第１搬送ローラ、  １２…第２搬送ローラ、  １３…赤外光反射用ＬＥＤ、  １４…可視光反射用ＬＥＤ、  １５…赤外光透過用ＬＥＤ、  １６…紙幣収納部、  １７…ミラー、  １９…シャッタ、  ２０…遊技用装置、  ２１…前面部、  ２４…紙幣挿入口、  ３０…制御基板、  ４０…紙幣識別部、  ４１…制御ＬＳＩ、  ４２…ＣＭＯＳイメージセンサ、  ５０…ＬＥＤユニット、  ６０…紙幣搬送ユニット、  ６１…搬送モータ、  ６２…モータ駆動回路、  ６３…挿入検知センサ、  ７１…ホストコントローラ、  ７２…画像認識ＤＳＰ回路、  ７３…ＳＲＡＭ、  ７４…フラッシュメモリ、  ７５…ＩＳＰ回路、  ７６…魚眼補正スケーラ回路、  ７７…画像認識アクセラレータ回路、  ７８…ＧＰＩＯ、  ７９…ＵＡＲＴ、  ８０…ＩＳＩ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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