(57)【要約】ＣＣＤセンサユニット（１１）により検査対象コイン（Ａ０）の円形画像（Ａ１）を撮影し、変形処理手段（１４２）により長方形画像（Ｂ１）に変形した後、予めマスター画像メモリ（１４８）に記憶させた判定基準となるマスターコイン（Ａ）の長方形画像（Ｂ）と比較手段（１４４）によって比較する。両長方形画像（Ｂ１，Ｂ）が一致しなければ位置合わせ手段（１４３）により検査対象コインの長方形画像（Ｂ１）の一部を一方端から他方端へ移動させて新たな長方形画像を生成するシフト変換を行い再度比較する。一致したら、検査対象コイン（Ａ０）が正しいコインと判定する。検査対象コインのどの長方形画像もマスター画像メモリ（１４８）の長方形画像（Ｂ）に一致しなければ、最終的に検査対象コイン（Ａ０）は偽コインであると判定する。
2003032261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置により撮像された検査対象コインの画像と、予め記憶された判定基準となるマスターコインの画像とを比較することにより、検査対象コインの正偽の判別を行うコイン判別装置において、
前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する矩形画像生成手段と、
判定基準となるマスターコインの矩形画像を予め記憶しておく矩形画像記憶手段と、
前記矩形画像生成手段により得られた矩形画像と前記矩形画像記憶手段に記憶されている矩形画像とを比較する比較手段とを備え、
この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別することを特徴とするコイン判別装置。
【請求項２】
前記矩形画像生成手段は、コインの円形画像の中心点と該円形画像の円周上の点とを結ぶライン上にある画像を、矩形画像領域の一方の辺と平行なライン上に再配列させることを特徴とする請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項３】
前記矩形画像生成手段は、円形画像から変形させた矩形画像を位置調整する機能を備え、
前記比較手段は、前記矩形画像生成手段により生成され位置調整された矩形画像と、前記矩形画像記憶手段に記憶されている矩形画像とを比較することを特徴とする、請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項４】
前記比較手段は、前記矩形画像生成手段により生成された矩形画像と、前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像とがほぼ同じ画像であるか否かを判定することを特徴とする、請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項５】
前記比較手段は、前記矩形画像生成手段により変形された矩形画像と、前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像との画素毎の濃度を比較することによってほぼ同じ画像であるか否かを比較することを特徴とする、請求の範囲第４項記載のコイン判別装置。
【請求項６】
前記比較手段は、前記矩形画像生成手段により変形された矩形画像と前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像との差分画像に基づいてほぼ同じ画像であるか否かを比較することを特徴とする、請求の範囲第４項記載のコイン判別装置。
【請求項７】
前記矩形画像記憶手段には、判定基準となるマスターコインの、端位置の異なる複数の矩形画像を記憶させておき、前記比較手段は、検査対象の矩形画像を前記記憶された複数個の矩形画像と比較することを特徴する、請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項８】
前記比較手段は、前記矩形画像生成手段により生成された矩形画像をヒストグラム化したデータと、前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像をヒストグラム化したデータとを比較することを特徴とする、請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項９】
検査対象コインの矩形画像とマスターコインの矩形画像との比較は、円形画像から矩形画像への変換精度の高い画像領域内でのみ行うことを特徴とする、請求の範囲第１項記載のコイン判別装置。
【請求項１０】
撮像装置により撮像された検査対象コインの画像と、予め記憶された判定基準となるマスターコインの画像とを比較することにより、検査対象コインの正偽の判別を行うコイン判別装置において、
前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する矩形画像生成手段と、
判定基準となるマスターコインの画像をヒストグラム化したデータを予め記憶しておく矩形画像記憶手段と、
前記矩形画像生成手段により得られた矩形画像をヒストグラム化したデータと前記矩形画像記憶手段に記憶されているヒストグラム化データとを比較する比較手段とを備え、
この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別することを特徴とするコイン判別装置。
【請求項１１】
検査対象コインのヒストグラム化されたデータと前記矩形画像記憶手段に記憶されているヒストグラム化データとの比較は、円形画像から矩形画像への変換精度の高い画像領域内のデータでのみ行うことを特徴とする、請求の範囲第１０項記載のコイン判別装置。
【請求項１２】
連続又は断続して投入されたコインに対して、前記矩形画像生成手段による処理と、矩形画像記憶手段による処理と、前記比較手段による処理とを順次並列的に実行させることを特徴とする、請求の範囲第１項又は第１０項記載のコイン判別装置。
【請求項１３】
検査対象となるコインの通過を検出するコイン通過検出手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項又は第１０項記載のコイン判別装置。
【請求項１４】
検査対象となるコインを照射する発光器を備えたことを特徴とする、請求の範囲第１項又は第１０項記載のコイン判別装置。
【請求項１５】
撮像装置により撮像された検査対象コインの画像と、予め記憶されている判定基準となるマスターコインの画像とを比較することにより、検査対象コインの判別を行うコイン判別方法において、
前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形し、
この矩形画像を、予め記憶された判定基準となるマスターコインの矩形画像と比較し、
この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別することを特徴とするコイン判別方法。
【請求項１６】
検査対象コインの前記矩形画像において、該矩形画像の端部に位置する部分画像を反対側の端部へ移動させることにより検査対象コインの新たな矩形画像を生成し、検査対象コインの新たに生成された矩形画像をマスターコインの矩形画像と比較するようにしたことを特徴とする、請求の範囲第１５項記載のコイン判別方法。
【請求項１７】
検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する処理と、
前記矩形画像の端部に位置する部分画像を反対側の端部へ移動させることにより検査対象コインの新たな矩形画像を生成する処理と、
検査対象コインの矩形画像を、予め記憶された判定基準となるマスターコインの矩形画像と比較して検査対象コインの正偽を判別する処理と、
を処理装置に実行させるためのコイン判別プログラムを記録した読取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
技  術  分  野
本発明は、コインを投入して遊技を行うスロットマシンなどの遊技機、コインの精算を行うコイン精算機、商品を無人販売する自動販売機などにおいて、コインの正偽を判別するコイン判別装置及びコイン判別方法などに関する。
背  景  技  術
スロットマシンなどの遊技機やコイン精算機、自動販売機などにおいては、コイン投入時におけるコインの角度の違いや、投入後のコインの回転などにより、画像認識技術を用いてコインの正偽を判別することは困難を伴う。
例えば、コインの正偽を画像認識技術を用いて判別するための方法としては、図１に示すような方法がある。これは、投入された検査対象のコインをＣＣＤカメラ等で撮影し、不特定な方向（角度）を向いた検査対象となるコインの円形画像（検査対象円形画像）を回転させて新たな円形画像を生成し、こうして生成された複数の円形画像を判定基準となるマスター円形画像と比較するものである。
具体的に説明すると、図１（ａ）に示すような方向を向いている検査対象円形画像Ｋ１が撮影されると、この検査対象円形画像Ｋ１を図１の（ｂ）から（ｆ）に示すように回転させて方向の異なる検査対象円形画像Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６を生成し、これらの検査対象円形画像Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６をマスター円形画像と比較する。そして、いずれかの検査対象円形画像（例えば、検査対象円形画像Ｋ６とマスター円形画像とが一致すれば、検査対象のコインが真正のコインであると判定される。また、いずれの検査対象円形画像Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６もマスター円形画像と一致しなければ、検査対象のコインは偽コインであると判定される。
しかしながら、検査対象円形画像の全体を回転させてマスター円形画像と比較を行う従来のコイン判別方法では、画像回転処理をしなければならず、この画像回転処理には回転座標変換を行うためのｓｉｎ（正弦関数）の計算や少数点の計算などの高度な計算が必要となるので、その処理に多くの時間を要し、処理能力の高いコンピュータなどを必要とするという問題点がある。
また、別なコイン判別方法では、任意方向を向く検査対象円形画像の回転方向を補正してマスター円形画像との比較を行っているが、この判別方法では、円形画像の回転方向の補正が必要となり、やはり処理が複雑化して、処理時間も多くかかるという問題点がある。
なお、従業員による目視や手作業でのコインの正偽の判定を行うこともできるが、多大な時間および労力が必要となる。
以上説明したような従来のコイン判別方法では、検査対象コインの円形画像を回転させたり、回転方向の補正をしたりして、検査対象円形画像とマスター円形画像とを比較していたので、コインの判別精度が劣り、また、コインの正偽を正確に判別するには判別処理が複雑化する傾向にあり、これに伴って処理時間も多くかかるという問題点がある。すなわち、処理時間が長くなると、連続して複数枚のコインが投入されるような場合には、コインの正偽の判別が困難になる。
発  明  の  開  示
本発明は上記のような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な処理で正確に、しかも迅速にコインの正偽の判別を行うことができるコイン判別装置、コイン判別方法及びコイン判別プログラムを記録した読取り可能な媒体を提供することにある。
本発明にかかるコイン判別方法は、撮像装置により撮像された検査対象コインの画像と、予め記憶されている判定基準となるマスターコインの画像とを比較することにより、検査対象コインの判別を行うコイン判別方法において、前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形し、この矩形画像を、予め記憶された判定基準となるマスターコインの矩形画像と比較し、この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別することを特徴としている。
本発明のコイン判別方法によれば、撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像は矩形画像に変形され、この矩形画像は予め記憶されている矩形画像と比較され、両矩形画像が一致すれば、検査対象コインは真正のコインであると判断され、両矩形画像が不一致であれば、検査対象コインは偽のコイン又は不正コインであると判断される。本発明によれば、このようにコインの円形画像を矩形画像に変換した状態で比較するので、検査対象コインの画像とマスターコインの画像とを比較する際に従来のように円形画像を回転させる必要が無く、簡単な処理により、かつ、迅速にコインの正偽を判別することができる。
また、検査対象コインの矩形画像をマスターコインの矩形画像と比較するためには、検査対象コインの円形画像の一部を切り開いて矩形画像に変換する必要があるが、この切り開く箇所をずらせて多くの矩形画像を得るためには、長い処理時間が必要になる。本発明にかかるコイン判別方法の実施態様では、矩形画像の端部に位置する部分画像を反対側の端部へ移動させることにより検査対象コインの新たな矩形画像を生成することができるので、それによって円形画像の切り開き位置の異なる矩形画像を容易に作り出すことができる。
また、本発明にかかるコイン判別装置は、撮像装置により撮像された検査対象コインの画像と、予め記憶された判定基準となるマスターコインの画像とを比較することにより、検査対象コインの正偽の判別を行うコイン判別装置において、前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する矩形画像生成手段と、判定基準となるマスターコインの矩形画像を予め記憶しておく矩形画像記憶手段と、前記矩形画像生成手段により得られた矩形画像と前記矩形画像記憶手段に記憶されている矩形画像とを比較する比較手段とを備え、この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別するものである。
本発明のコイン判別装置によれば、撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像は矩形画像生成手段により矩形画像に変形され、この矩形画像は矩形画像記憶手段に記憶されている矩形画像と比較手段により比較され、両矩形画像が一致すれば、検査対象コインは真正のコインであると判断され、両矩形画像が不一致であれば、検査対象コインは偽のコイン又は不正コインであると判断される。本発明によれば、このようにコインの円形画像を矩形画像に変換した状態で比較するので、検査対象コインの画像とマスターコインの画像とを比較する際に従来のように円形画像を回転させる必要が無く、簡単な構成と簡単な処理により、かつ、迅速にコインの正偽を判別することができる。
検査対象コインやマスターコイン等のコインの円形画像を矩形画像に変換する方法としては、例えばコインの円形画像の中心点と該円形画像の円周上の点とを結ぶライン上にある画像を、矩形画像領域の一方の辺と平行なライン上に再配列させるようにすれば、円形画像の円周上の点を移動させながら、矩形画像のラインを前記辺と直交する方向の辺に沿って移動させることにより、容易に円形画像を矩形画像に変換することができる。
また、矩形画像生成手段により生成された矩形画像と矩形画像記憶手段に記憶されている画像とを比較するためには、円形画像の一部を切り開いて矩形画像に変換する必要があるが、この切り開く箇所をずらせて多くの矩形画像を得るためには、長い処理時間が必要になる。本発明にかかるコイン判別装置の実施態様では、矩形画像生成手段が矩形画像を位置調整する機能を備えているので、矩形画像の位置調整によって円形画像の切り開き位置の異なる矩形画像を容易に作り出すことができる。
矩形画像を位置調整する機能とは、具体的には、例えば矩形画像の一方端部の部分画像（例えば、１ないし数画素の幅の画像）を他方端部へ移動させて繋ぎ合わせて新しい矩形画像を作り出すことによって実現される。
矩形画像生成手段により生成された矩形画像と、矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像とを比較する方法には、種々の方法があるが、その第１の方法としては、両矩形画像がほぼ同じ画像であるか否かを判定すればよい。具体的には、矩形画像生成手段により変形された矩形画像と、矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像との画素毎の濃度（輝度、明度）を比較すればよく、これにより視覚に近い判別を行える。
あるいは、矩形画像生成手段により変形された矩形画像と前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像との差分画像に基づいてほぼ同じ画像であるか否かを比較すれば、比較判定が容易になる。この際、判定基準となるマスターコインに対して異なった角度から撮像して得られた矩形画像を矩形画像記憶手段に複数個記憶させておけば、矩形画像生成手段による位置調整作業を少なくできる。
また、矩形画像生成手段により生成された矩形画像と、矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像とを比較する方法としては、前記矩形画像生成手段により生成された矩形画像をヒストグラム化したデータと、前記矩形画像記憶手段に記憶された矩形画像をヒストグラム化したデータを比較する方法でもよい。この方法によれば、矩形画像の位置調整などが必要なく、また、画像として比較するのでなく、ヒストグラムのデータを比較するだけでよい。
あるいは、前記撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する矩形画像生成手段と、判定基準となるマスターコインの画像をヒストグラム化したデータを予め記憶しておく矩形画像記憶手段と、前記矩形画像生成手段により得られた矩形画像をヒストグラム化したデータと前記矩形画像記憶手段に記憶されているヒストグラム化データとを比較する比較手段とを備え、この比較結果に基づいて検査対象コインの正偽を判別するようにしてもよい。このように、ヒストグラムを利用して比較すれば、画像のままで比較するよりも処理が簡単になり、処理時間を短縮することができる。
なお、検査対象コインの矩形画像又はヒストグラム化データとマスターコインの矩形画像又はヒストグラム化データとの比較は、円形画像から矩形画像への変換精度の高い画像領域内でのみ行うようにすれば、比較精度を低下させることなく、処理データ量を減らすことができ、処理速度を速くすることができる。また、ヒストグラムを用いる場合には、低階調ヒストグラムを用いれば、処理速度をより速くすることができる。
本発明の別な実施態様においては、連続又は断続して投入されたコインに対して、前記矩形画像生成手段による処理と、矩形画像記憶手段による処理と、前記比較手段による処理とを順次並列的に実行させてもよい。このような実施態様によれば、コインが連続して、あるいは断続的に投入されても、全体としての処理速度を向上させることができ、連続又は断続して投入された複数枚のコインを正確に正偽判定することができる。
また、本発明のさらに別な実施態様においては、検査対象となるコインの通過を検出するコイン通過検出手段を備えているので、コインの通過タイミングに合わせてコインの画像を撮影することができる。さらに、コインを照射する発光器を備えていれば、コインを照明することで鮮明な円形画像を得ることができる。
また、本発明にかかるコイン判別プログラムを記録した読取り可能な媒体は、検査対象コインの円形画像を矩形画像に変形する処理と、前記矩形画像の端部に位置する部分画像を反対側の端部へ移動させることにより検査対象コインの新たな矩形画像を生成する処理と、検査対象コインの矩形画像を、予め記憶された判定基準となるマスターコインの矩形画像と比較して検査対象コインの正偽を判別する処理とを処理装置に実行させるものである。ここで、処理装置とは、パーソナルコンピュータ、ＣＰＵ、ＭＰＵなどプログラムに従って処理を実行することができる装置である。また、媒体としては、ハードディスクやＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどが代表的であるが、フロッピーディスク、ＭＯ、ＣＤ、ＺＩＰ、ＤＶなども含まれる。このような媒体によれば、これを処理装置に組み込むことにより本発明のコイン判別方法を実行することが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るコイン判別装置のシステム構成図が示されている。このコイン判別装置は、コインの画像を比較する処理を行う比較処理ユニット１４、発光器１２に動作電圧を供給する照明電源ユニット１３、コインの通過を検出できるようにコイン通過路１５に関連して所定位置に配設された光ファイバーや発光素子（ＬＥＤ）、受光素子（フォトダイオードなど）等からなるセンサブラケット１０、コイン通過路１５内を通過するコインを照射する発光器１２、およびコイン通過路１５内を通過するコインの画像を撮像するＣＣＤセンサユニット１１を備えている。なお、ＣＣＤセンサユニット１１と発光器１２により撮像装置が構成されており、発光器１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ストロボライト、ランプ等によって構成されている。
図３は、第１の実施形態におけるコイン判別装置を構成するＣＣＤセンサユニット１１および比較処理ユニット１４の電気的構成を示すブロック図である。ＣＣＤセンサユニット１１は、発光器１２で照明されたコインＡ０からの撮像光を受けて画像信号に変換するＣＣＤヘッド１１３と、検査対象のコインＡ０の像をＣＣＤヘッド１１３に結像させるためのレンズ１１１と、レンズ１１１を着脱自在に取り付けるためのマウント１１２とから構成されている。なお、レンズ１１１はマウント１１２に着脱できるようになっているので、ＣＣＤヘッド１１３とコイン通過路１５との距離やコイン画像の拡大率などに応じて適当な倍率やｆ値のレンズ１１１に交換することができる。
比較処理ユニット１４は、ＣＣＤセンサユニット１１から出力されるコインＡ０の円形画像を表わすアナログ信号をコインＡ０の円形画像を表わすデジタル信号（以下、円形画像信号という。）に変換するＡ／Ｄ変換手段１４１、このＡ／Ｄ変換手段１４１から出力される円形画像信号を長方形画像のデジタル信号（以下、長方形画像信号という。）に変形する変形処理手段１４２、判定基準となるマスターコインＡのデジタル長方形画像信号（以下、マスター画像信号という。）と比較するために変形処理手段１４２から出力された長方形画像信号を画像上で位置合わせする位置合わせ手段１４３、この位置合わせされた長方形画像信号とマスター画像メモリ（マスター画像記憶手段）１４８に予め記憶されているマスター画像信号とを比較する比較手段１４４、この比較結果を判定する判定手段１４５、およびこの判定結果を格納するメモリ（例えば、ＦＩＦＯメモリ）１４９を備えている。
また、図３の枠Ｌ１内において、Ａ１は検査対象のコインＡ０の円形画像（例えば、図１に示すようなコインの円形画像）を示し、Ｂ１は円形画像Ａ１を変形処理手段１４２により変形させて（後述の図４の処理）長方形に展開した長方形画像を示す。図３の枠Ｌ２内は、位置合わせ手段１４３により長方形画像が位置合わせされる様子を示す（後述の図６又は図７（ａ）〜（ｃ））。枠内Ｌ４において、Ａは判定基準となるマスターコインの円形画像を示し、Ｂは変形処理手段１４２によりマスター円形画像Ａを予め変形してマスター画像メモリ１４８に記憶されたマスターコインの長方形画像（以下、マスター画像という。）を示す。なお、マスター画像メモリ１４８には、マスターコインを異なる方向から撮影したマスター円形画像から得た、端位置の異なる複数のマスター画像Ｂを記憶させておいてもよい。枠Ｌ３内において、Ｂ２は位置合わせされた検査対象の長方形画像の一つを示し、Ｂはマスター画像メモリ１４８に記憶されているマスター画像を示す。また、Ｃは比較手段１４４により両者が比較された結果である画像（差分画像）を示す（後述の図７（ｄ）〜（ｇ）の処理）。枠Ｌ３の場合、検査対象コインＡ０の長方形画像Ｂ２とマスター画像Ｂとが殆ど同じであるので、画像Ｃが薄くなっている。つまり、検査対象のコインＡ０に対する判定結果が正しければ、判定結果の画像が薄くなる。
また、比較処理ユニット１４は、Ａ／Ｄ変換手段１４１、変形処理手段１４２、位置合わせ手段１４３、比較手段１４４、判定手段１４５、メモリ（例えば、ＦＩＦＯメモリ）１４９、およびマスター画像メモリ１４８をそれぞれ制御するコントロール回路１４７を備えるとともに、コントロール回路１４７により制御されＣＣＤヘッド１１３にクロック信号を与えるクロック回路１４６を備えている。
図４は前記変形処理手段１４２により図４（ａ）に示すコインの円形画像Ａ１を図４（ｂ）に示す長方形画像Ｂ１に変形処理する原理（すなわち、図３の枠Ｌ１の処理）を説明する図である。この変形処理手段１４２の処理について説明する。まず、円形画像Ａ１の円周２上の３点の座標より演算して円形画像Ａ１の中心位置（中心点）１を求める。あるいは、円形画像Ａ１を一様な質量を有する円形物体と仮定して、その円形物体の重心位置を求め、その重心位置を幾何学的な円形画像Ａ１の中心位置１としてもよい。あるいは、円形画像Ａ１の幅方向の中央を通過する垂線と円形画像Ａ１の高さ方向の中央を通過する水平線の交点を円形画像Ａ１の中心位置１としてもよい。このようにして求めた円形画像Ａ１の中心位置１から円形画像Ａ１の円周２上の任意の位置（移動点）に向かうライン８上の画像を、矩形画像領域上の辺３から辺４に向かうライン７上の画像として変換（転送）していく処理を行う。
即ち、円形画像Ａ１上のライン８を数等分し、ライン８に沿って分割された領域内の画素もしくは、その周囲の画素を用いて平均の明度を算出し、ライン８上の各領域の平均の明度を矩形画像領域のライン７上（縦軸方向）に割り当てていく。次いで、円周２上の位置を移動させ、同様の処理を行う。すなわち、円周２上の点を例えば矢印５の方向に同じ間隔で移動させて、上記処理を繰り返すと、矩形画像領域が矢印６の方向に沿って、変換された画素で埋められていき、３６０度分の画像変換処理を終えると、矩形画像領域には、縦軸方向のライン７に沿った画素数がライン８の分割数に等しく、横軸の画素数が円周２上の点の移動回数に等しい長方形画像Ｂ１が得られる。
この変換後の長方形画像Ｂ１の特徴として、ライン７で示す方向の画素列がほぼ円形画像Ａ１におけるライン８上の画素列に対応し、辺４の方向の画素列がほぼ円形画像Ａ１における円周２の方向の画素列に対応する。なお、上記の例では、円周２の方向に沿って画素変換位置を移動させたが、これに限らず画素変換位置を固定しておき、円形画像を回転させてもよい。すなわち、画素変換位置（ライン８）と円形画像Ａ１を相対的に移動させても、同様な長方形画像Ｂ１が得られる。
図５は第１の実施形態に係るコイン識別装置における処理を示すタイミングチャートである。図５に示すように、撮像装置により撮像された検査対象コインＡ０の円形画像Ａ１を長方形画像Ｂ１に変形し、この長方形画像Ｂ１をシフト変換して位置合わせし、この長方形画像をマスターコインの長方形画像Ｂと比較し、検査対象コインＡ０の正偽を判定するまでの一連の処理であるＡ／Ｄ変換処理、変形処理、位置合わせ処理、比較処理、および判定処理は、複数の検査対象コインＡ０が連続的に投入された場合、各投入タイミングに従って順次並列的に実行されていく。図５では、コイン通過路１５を通過する１枚目から１０枚目までのコインＡ０をＣＣＤセンサユニット１１によって撮影しながら、各コイン画像を並列的に処理するタイミングを示している。例えば、１枚目のコインＡ０の長方形画像が比較されているとき、２枚目のコインＡ０の長方形画像に対しては位置合わせ処理が行なわれ、３枚目のコインＡ０の長方形画像に対しては変形処理が行なわれ、４枚目のコインＡ０の円形画像に対してはＡ／Ｄ変換が行なわれており、順次並列処理されている。
このように、複数の検査対象コインＡ０が連続的に投入されると、各投入タイミングに従って順次連続的に一連の処理が実行されるので、即ち、検査対象コインＡ０が複数枚あっても、各コインＡ０に対する一連の処理が並行して実行されるので、各処理プロセスの待機時間を短くして全体としてコイン判別処理を効率よく行え、高速で処理を終えることができる。
図６（ａ）は、図４を参照して説明したように、検査対象コインＡ０を示す円形画像Ａ１の円周２上の移動点を右回転して変形処理して得られた長方形画像Ｂ１を示し、図６（ｂ）〜（ｆ）は長方形画像Ｂ１がシフト変換されていく様子を示す図である（図３の枠Ｌ２の処理）。また、図７は検査対象コインＡ０の長方形画像をシフト変換させる方法と、シフト変換された長方形画像とマスターコインの長方形画像Ｂを比較する方法（図３の枠Ｌ２、Ｌ３の処理）を説明する図である。図７において、（ａ）は検査対象コインの長方形画像、例えばＢ１を示し、（ｂ）は（ａ）の長方形画像Ｂ１を左シフトして１画素ずらした長方形画像Ｂ１１を示す。図７（ｃ）は図７（ｂ）の左シフトで矩形画像領域からはみ出た１画素を矩形画像領域の右端へ移動させた画像Ｂ１２を示す（図では、１画素の分量を誇張して示している）。図７（ｄ）は図７（ｂ）の長方形画像Ｂ１１と図７（ｃ）の画像Ｂ１２とを合成して作成されたシフト画像、すなわち長方形画像Ｂ２を示し、図７（ｅ）はマスター画像Ｂを示す。図７（ｆ）（ｇ）は検査対象の長方形画像と図７（ｅ）に示すマスター画像Ｂとの差分画像Ｃを示す図であり、図７（ｆ）は図７（ｄ）の長方形画像Ｂ２のように比較結果の差が小さい場合の長方形画像（差分画像Ｃ）を示し、図７（ｇ）はその比較結果が差が大きい場合の長方形画像（差分画像Ｃ）を示す。これらの比較結果から分かるように、検査対象の長方形画像とマスター画像とがほぼ一致していて検査対象の長方形画像とマスター画像との比較結果の差が小さいと差分画像は単一階調となり、検査対象の長方形画像とマスター画像との比較結果の差が大きいほど差分画像の濃淡が著しくなる。よって、差分画像の濃淡のバラツキを数値化し、これを所定のしきい値と比較することにより、検査対象コインＡ０の正偽を自動的に判定させることができる。
次に、図２〜図７を参照して、第１の実施形態の動作について説明する。例えば、スロットマシンのコイン投入口に１枚目のコインＡ０が投入されると、そのコインＡ０はコイン通過路１５を通過する。その時、センサブラケット１０は、そのコインＡ０が画像取り込み位置を通過すると、コインＡ０の通過を検出し、コインＡ０の移動する速度に同期したコイン通過信号を比較処理ユニット１４に渡す。これに応答して、比較処理ユニット１４は、センサブラケット１０からのコイン通過信号に同期したランダムトリガーシャッター命令をＣＣＤセンサユニット１１に送出する。これにより、ＣＣＤユニット１１は発光器１２により照明されたコインＡ０を撮像し、比較処理ユニット１４はこの撮像した画像をコイン通過スピードと同期した形で取り込む。比較処理ユニット１４では、その画像を取り込むと、画像解析モードに移り、解析プログラムが実行される。解析プログラムは、Ａ／Ｄ変換手段１４１、変形処理手段１４２、位置合わせ手段１４３、比較手段１４４、および判定手段１４５の機能を備えている。
ここで、解析プログラムの処理について説明する。ＣＣＤセンサユニット１１から出力されたアナログの円形画像信号はＡ／Ｄ変換手段１４１に入力され、デジタルの円形画像信号に変換され、出力される。Ａ／Ｄ変換手段１４１から出力されたデジタルの円形画像信号は変形処理手段１４２に入力されて、長方形画像信号に変形され、位置合わせ手段１４３でマスター画像信号と比較できるように位置合わせされる。この位置合わせされた長方形画像信号は、比較手段１４４においてマスター画像メモリ１４８から読み出されたマスター画像信号と比較され、この比較結果が判定手段１４５に入力される。
判定手段１４５では入力された比較結果に基づいて投入されたコインＡ０の正偽が判定され、この判定結果がメモリ１４９に格納される。なお、検査対象コインＡ０のある長方形画像が、正偽判別の結果、偽であると判断された場合には、位置合わせ手段１４３により長方形画像を１画素分だけシフトさせて再び長方形画像とマスター画像Ｂとを比較し、いずれかの長方形画像がマスター画像Ｂと一致すれば検査対象コインＡ０は真正のコインであると判断し、いずれの長方形画像もマスター画像Ｂと一致しない場合には、検査対象コインＡ０は偽であると最終判断する。このようにして、順次投入されたコインＡ０は、同様な処理により、正偽を判定される。
図８は円形画像の画像処理と比較判定を行なう上記比較処理ユニット１４の構成を示す概賂斜視図であって、パーソナルコンピュータやＣＰＵ、ＭＰＵ等の処理装置１６と、ハードディスクやＲＯＭ等の読取り可能な記録媒体１７と、回路基板やＩＣチップ等からなる電子回路１８とから構成されている。記録媒体１７には、コイン判別プログラムが記録されており、記録媒体１７に記録されているコイン判別プログラムに従って処理装置１６を作動させることにより、Ａ／Ｄ変換手段１４１、変形処理手段１４２、位置合わせ手段１４３、比較手段１４４、判定手段１４５などの機能が実現される。なお、Ａ／Ｄ変換手段１４１などは、電子回路１８によって構成されていてもよい。
図９は上記記録媒体１７に記録されているコイン判別プログラムの処理アルゴリズムの一例を示すフロー図である。このコイン判定プログラムにおいては、撮像装置により撮影されたコインの円形画像を取り込むと（ステップＳ１）、そのアナログ円形画像信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ２）。ついで、図４（ａ）（ｂ）で説明したような原理により円形画像を長方形画像に変換し（ステップＳ３）、ついで、マスター画像メモリ１４８からマスターコインの長方形画像を読み出し、長方形画像に変換された検査対象コインの画像とマスターコインの長方形画像とを比較し（ステップＳ４）、比較結果を出力する（ステップＳ５）。この比較結果で、検査対象コインの長方形画像とマスターコインの長方形画像とが一致していた場合（ステップＳ６で一致の場合）には、検査対象画像が真正のコインであると判定する。
これに対し、検査対象コインの長方形画像とマスターコインの長方形画像とが不一致であるという比較結果が得られた場合（ステップＳ６で不一致の場合）には、検査対象コインの長方形画像のうちの端の画素列を反対側の端へ移動させて新たな長方形画像を生成する（つまり、長方形画像の位置合わせを行なう。）（Ｓ９）。ついで、位置合わせされた検査対象コインの新たな長方形画像とマスターコインの長方形画像とを再度比較し（ステップＳ４）、比較結果を出力する（ステップＳ５）。
このようにして、比較結果が一致して真正のコインであると判断されるまで、長方形画像の位置合わせとマスターコインの画像との比較を繰り返し実行し、長方形画像の全範囲で長方形画像の位置合わせを行なっても検査対象コインの長方形画像がマスター画像に一致しなかった場合（ステップＳ８でＹＥＳの場合）には、検査対象コインは偽のコインであると最終判定する。
（第２の実施の形態）
上記のような解析プログラムにより、検査対象の長方形画像とマスター長方形画像とが比較され、検査対象のコインの正偽の判別が行われるが、更に、ヒストグラム比較法や低階調ヒストグラム比較法、あるいは画像の特徴点による孤立数比較法などを検査対象の長方形画像とマスターの長方形画像の比較処理に用いると、更に処理速度の速いコインの正偽の判別が可能となる。
図１０は本発明の第２の実施形態に係り、ヒストグラム比較法を採用したコイン判別装置の電気的構成を示すブロック図である。ヒストグラム比較法とは検査対象のコイン画像をヒストグラム化した例えば輝度２５６階調の輝度階調データを取得し、この輝度階調データとマスター画像の輝度階調データとの比較処理によって適合度で判定する方法をいう。この図１０に示すコイン判別装置において、ＣＣＤセンサユニット１１は、撮像光を受けて画像信号に変換するＣＣＤヘッド１１３と、検査対象のコインＡ０の像をＣＣＤヘッド１１３に結像させるためのレンズ１１１と、このレンズ１１１を着脱自在に取り付けるためのマウント１１２とを含み構成されている。
比較処理ユニット１６０は、ＣＣＤセンサユニット１１からのコインＡ０を示すアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段１４１、このＡ／Ｄ変換手段１４１からのデジタルの円形画像信号をデジタルの長方形画像信号に変形する変形処理手段１４２、この変形処理手段１４２により変形されたデジタルの長方形画像信号をヒストグラム化するヒストグラム化手段１５０、このヒストグラム化された輝度階調データとマスター画像メモリ１５１に記憶されているマスター画像のヒストグラム化されたマスター輝度階調データとの比較を行う比較手段１４４、この比較結果を判定する判定手段１４５、およびこの判定結果を格納するメモリ１４９を備えている。
また、比較処理ユニット１６０は、Ａ／Ｄ変換手段１４１、変形処理手段１４２、ヒストグラム化手段１５０、比較手段１４４、判定手段１４５、メモリ１４９、およびマスター画像メモリ１５１をそれぞれ制御するコントロール回路１４７を備えているとともに、コントロール回路１４７により制御されＣＣＤヘッド１１３にクロック信号を与えるクロック回路１４６を備えている。
このコイン判別装置はヒストグラム比較法を採用している。ここでヒストグラム比較法の原理について説明する。本実施形態では、円形画像を複数に分割して長方形画像に変形し、各長方形画像をヒストグラム化している。例えば、図１０においては、検査対象となるコインＡ０の円形画像は、２つの画像ａ１、ａ２に分割され、外側のドーナツ状をした円形画像ａ１は長方形画像に変換された後、ａ１１で示すヒストグラム化された輝度階調データとなり、内側の小さな円形画像ａ２は、長方形画像に変換された後、ａ２２で示すヒストグラム化された輝度階調データとなる。また、マスターコインの円形画像も同じように２つの画像ｂ１、ｂ２に分割され、外側のドーナツ状をしたマスターコインの円形画像ｂ１は、長方形画像に変換された後、ｂ１１で示すヒストグラム化されたマスター輝度階調データとなり、また、内側の小さなマスターコインの円形画像ｂ２は、長方形画像に変換された後、ｂ２２で示すヒストグラム化されたマスター輝度階調データとなる。このようなヒストグラム比較法によりマスターコインの長方形画像をヒストグラム化された輝度階調データはマスター輝度階調データｂ１１、ｂ２２としてマスター画像メモリ１５１に予め記憶（登録）される。したがって、このコイン判別装置では、検査対象のコインＡ０を複数に分割し、分割された画像から変換された長方形画像の各輝度階調データａ１１、ａ２２と、対応する各マスター輝度階調データｂ１１、ｂ２２とを比較することにより、検査対象のコインＡ０の正偽の判別を行うことができる。
次に図１０を参照して第２の実施形態によるコイン判別装置の動作について説明する。ＣＣＤセンサユニット１１が検査対象コインの画像を撮像するまでの動作は、第１の実施形態で説明したので、ここでは説明を省略する。
比較処理ユニット１６０では、検査対象コインＡ０の画像を取り込むと、画像解析モードに移り、解析プログラムが実行される。解析プログラムは、Ａ／Ｄ変換手段１４１、変形処理手段１４２、ヒストグラム化手段１５０、比較手段１４４、および判定手段１４５の機能を備えている。
ここで、解析プログラムの処理について説明する。ＣＣＤセンサユニット１１から出力されたアナログの円形画像信号はＡ／Ｄ変換手段１４１に入力され、デジタルの円形画像信号に変換されて出力される。Ａ／Ｄ変換手段１４１から出力されたデジタルの円形画像信号は、変形処理手段１４２に入力され、複数の画像領域に分割された後にそれぞれ長方形画像信号に変形され、ついで、ヒストグラム化手段１５０でヒストグラム化されて例えば輝度２５６階調の輝度階調データ（検査対象の輝度階調データ）ａ１１、ａ２２となる。このヒストグラム化された検査対象の輝度階調データは、比較手段１４４においてマスター画像メモリ１５１から読み出されたマスターの輝度階調データｂ１１、ｂ２２とそれぞれ比較され、この比較結果が判定手段１４５に入力される。判定手段１４５では入力された比較結果に基づいて投入されたコインＡ０が正か偽かが判定され、この判定結果がメモリ１４９に格納される。このようにして、順次投入されたコインＡ０は同様な処理により、正か偽かが判定される。
この第２の実施形態では、検査対象コインＡ０の長方形画像をヒストグラム化した輝度階調データと、マスター画像（長方形画像）をヒストグラム化した輝度階調データとが比較され、検査対象のコインの正偽の判別が行われるので、第１の実施形態に比べて位置合わせ手段が必要なく、更に処理速度の速いコインの正偽の判別が可能となる。また、２つの領域に分割しておいて各領域毎のヒストグラムを比較することにより、判定精度を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
図１１は本発明の第３の実施形態に係り、低階調ヒストグラム比較法を採用したコイン判別装置の電気的構成を示すブロック図である。図１１において、図１０に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明は省略する。
この第３の実施形態に係るコイン判別装置では、低階調ヒストグラム比較法を採用している。ここで低階調ヒストグラム比較法の原理について説明する。本実施形態では、円形画像を複数に分割して長方形画像に変形し、各長方形画像を低階調ヒストグラム化している。
例えば、図１１においては、検査対象となるコインＡ０の円形画像は、２つの画像ａ１、ａ２に分割され、外側のドーナツ状をした円形画像ａ１は長方形画像に変換された後、ａ１３で示す低階調ヒストグラム化された輝度階調データとなり、内側の小さな円形画像ａ２は、長方形画像に変換された後、ａ２３で示す低階調ヒストグラム化された輝度階調データとなる。また、マスターコインの円形画像も同じように２つの画像ｂ１、ｂ２に分割され、外側のドーナツ状をしたマスターコインの円形画像ｂ１は、長方形画像に変換された後、ｂ１３で示す低階調ヒストグラム化されたマスター輝度階調データとなり、また、内側の小さなマスターコインの円形画像ｂ２は、長方形画像に変換された後、ｂ２３で示す低階調ヒストグラム化されたマスター輝度階調データとなる。このようなヒストグラム比較法によりマスターコインの長方形画像を低階調ヒストグラム化された輝度階調データはマスター輝度階調データｂ１３、ｂ２３としてマスター画像メモリ１５１に予め記憶（登録）される。したがって、このコイン判別装置では、検査対象のコインＡ０を複数に分割し、分割された画像から変換された長方形画像の各輝度階調データａ１３、ａ２３と、対応する各マスター輝度階調データｂ１３、ｂ２３とを比較することにより、検査対象のコインＡ０の正偽の判別を行うことができる。
なお、このような低階調ヒストグラム比較法を採用したコイン判別装置は、前述した第２の実施形態のようにヒストグラム比較法を採用したコイン判別装置に比べ判別の精度が少し劣るが、比較処理が簡単化するため、比較処理速度が向上する。
（その他の事項）
上記実施形態では、いずれもコインの片面のみによる正偽の判定について述べた。しかし、検査対象となるコインがいずれの面を向けて投入されるのか定まっていない場合には、撮像装置によってコインの両面を撮影し、検査しようとする面の画像を選択して、その画像等をマスター画像メモリに保存されているマスター画像等と比較するようにしてもよい。あるいは、マスター画像メモリにマスターコインの両面の長方形画像等を保存しておき、撮像装置で撮影したコインの両面の長方形画像等をマスター画像メモリ内のマスター画像等と比較するようにしてもよい。
また、各実施形態において、マスター画像メモリには、判定基準となるマスターコインに対して異なった角度から撮像して得られた長方形画像を複数個記憶させておき、比較手段は、検査対象コインの長方形画像を前記記憶された複数個の長方形画像と比較するようにしても良く、この場合は検査対象コインの正偽の判定精度が向上し、あるいは処理速度を向上させることが可能になる。
また、上記各実施形態において、比較手段は、変形処理手段により変形された長方形画像と、マスター画像メモリに記憶された長方形画像とを比較するのに、各比較領域の平均の明度で行わずに、各画素毎の明度を比較するようにしても良く、この場合は両長方形画像の差の比較精度が向上する。
また、各実施形態において、検査対象コインの長方形画像とマスターコインの長方形画像との比較は、円形画像から長方形画像への変換精度の高い画像領域間で行うようにしても良い。例えば、第１の実施形態において、長方形画像のうち、円形画像の中心部に相当する箇所の画像（図４の辺３の近傍部分、あるいは図６や図７等の下辺近傍のぼやけた部分）をトリミングし、円形画像から矩形画像への変換精度の高い画像領域内でのみ画像の比較を行なうようにしてもよい。このようにすると、検査対象コインの長方形画像とマスターコインの長方形画像との比較は、確度の低い領域のデータを除いて行われるので、データ処理量が少なくなり、比較精度を低下させることなく、比較処理の高速化を図ることができる。
以上に説明した実施形態では、センサブラケット１０により検出されるコインＡ０は、コイン通過路１５内において、落下状態、転がった状態、または滑り込む状態などの何れの通過パターンでも良く、コインの回転やブレがあっても正常にＣＣＤセンサユニット１１に正しい画像信号を送ることができる。また、コインの種類にも特に指定はなく、特に、孔あきコインでもよい。また、比較処理ユニット１４の処理においても画像の種別を問わず処理することができる。
マスターコインの登録は最初の１枚目のコインを分析して登録する方法（登録モードに設定してコインを投入する方法）や、複数枚のコインの特徴を捕らえて統計的に登録する方法などがあるが、これら登録方法の選択は使用者が容易に変更することができ、何れの登録方法でも正しくコインを判別することができる。
なお、本発明のコイン判別装置やコイン判別方法は、スロットマシン等の遊技機、コインを使用して遊技を行うその他の遊技機、遊技店内のコイン精算機等に用いられるコインの判別に限らず、通貨（コイン）を使用して所定の処理を行う販売機や券売機等における通貨の判別に利用しても良い。
産業上の利用可能性
本発明のコイン判別装置及びコイン判別方法などによれば、撮像装置により撮像された検査対象コインの円形画像は変形処理手段により矩形画像に変形され、この矩形画像は矩形画像記憶手段に記憶されている矩形画像と比較手段により比較され、両矩形画像が一致すれば、検査対象コインは真正のコインであると判断され、両矩形画像が不一致であれば、検査対象コインは偽のコイン又は不正コインであると判断される。本発明によれば、このようにコインの円形画像を矩形画像に変換した状態で比較するので、検査対象コインの画像とマスターコインの画像とを比較する際に従来のように円形画像を回転させる必要が無く、簡単な処理により、かつ、迅速にコインの正偽を判別することができる。
よって、このようなコイン判別装置をスロットマシンなどの遊技機やコイン精算機等の機器、自動販売機、券売機などに設けることにより、例えば他店使用のコインや偽造コインなどの不正コインの使用を正確に、また迅速に発見することができる。また、コイン判別の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）乃至（ｆ）は、従来におけるコイン判別方法の処理を説明するため、コインの円形画像を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るコイン判別装置のシステム構成図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るコイン判別装置の電気的構成を示すブロック図である。
図４（ａ）及び（ｂ）は、図３に示した変形処理手段により円形画像から長方形画像に変形処理する原理を説明するための説明図である。
図５は、本発明の第１の実施の形態に係るコイン判別装置の処理を示すタイミングチャートである。
図６（ａ）乃至（ｆ）は、第１の実施の形態においてコインの長方形画像が位置合わせされていく様子を示す図である。
図７（ａ）乃至（ｇ）は、第１の実施の形態において検査対象コインの長方形画像をシフトする方法と、シフトされた長方形画像とマスター画像とを比較して差分画像を得る方法を説明する図である。
図８は比較処理ユニットの構成を示す概略図である。
図９は同上の比較処理ユニットに含まれる記録媒体に記録されているコイン判別プログラムの構成を示すフロー図である。
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るコイン判別装置の電気的構成を示すブロック図である。
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係るコイン判別装置の電気的構成を示すブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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