(57)【要約】【課題】従来よりも真のデータに極めて近い入力パターンが得られ、従来よりも高精度な紙幣認識が可能となる印刷物認識装置を提供する。【解決手段】紙幣の種類や真偽等を認識する印刷物認識装置において、紙幣の表裏からそれぞれ取得した入力パターンにおいて当該紙幣の端折れを検知し、端折れが検知された場合は幾何学的な折れモデルを用いて入力パターンおよび辞書パターンのうち少なくともいずれか一方に対し所定の加工処理を施し、その後、入力パターンと辞書パターンとを照合して紙幣の種類等を認識する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏にそれぞれ所定の印刷パターンを有する印刷物から表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得するパターン取得手段と、
このパターン取得手段により取得された入力パターンにおいて当該印刷物の端折れを検知する端折れ検知手段と、
あらかじめ辞書パターンを記憶している辞書記憶手段と、
前記端折れ検知手段により端折れが検知された場合、幾何学的な折れモデルを用いて前記パターン取得手段により取得された入力パターンおよび前記辞書記憶手段内の辞書パターンのうち少なくともいずれか一方のパターンに対し所定の加工処理を施すことで、全体が復元された入力パターンあるいは入力パターンに近似した辞書パターンを得る端折れ加工手段と、
この端折れ加工手段による加工処理終了後、前記入力パターンと辞書パターンとを照合する照合手段と、
この照合手段の照合結果に基づき当該印刷物の種類等を認識する認識手段と、
を具備したことを特徴とする印刷物認識装置。
【請求項２】
前記端折れ加工手段は、前記端折れ検知手段により端折れが検知された場合、当該印刷物の表裏のうち復元可能な面については入力パターンを加工し、復元不可能な面については辞書パターンを加工することを特徴とする請求項１記載の印刷物認識装置。
【請求項３】
前記端折れ加工手段は、端が折り返された面側の入力パターンにおいて当該折り返された部分の４角の座標値を検知するとともに、当該折り返された部分の本来あるべき反対側の面の入力パターンでの４角の座標値を検知し、これら検知された座標値に基づき各座標値により囲まれた部分の座標変換を行なうことにより全体が復元された入力パターンを得ることを特徴とする請求項１記載の印刷物認識装置。
【請求項４】
前記パターン取得手段は、印刷物の表側の印刷パターンを表側入力パターンとして取得する表側パターン取得手段と、印刷物の裏側の印刷パターンを裏側入力パターンとして取得する裏側パターン取得手段とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の印刷物認識装置。
【請求項５】
前記パターン取得手段は、印刷物を表裏反転して再搬送させることにより１つのパターン取得手段で印刷物の表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得することを特徴とする請求項１記載の印刷物認識装置。
【請求項６】
表裏にそれぞれ所定の印刷パターンを有する印刷物から表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得するパターン取得工程と、
このパターン取得工程により取得された入力パターンにおいて当該印刷物の端折れを検知する端折れ検知工程と、
この端折れ検知工程により端折れが検知された場合、幾何学的な折れモデルを用いて前記パターン取得工程により取得された入力パターンおよびあらかじめ辞書パターンを記憶している辞書記憶手段内の辞書パターンのうち少なくともいずれか一方のパターンに対し所定の加工処理を施すことで、全体が復元された入力パターンあるいは入力パターンに近似した辞書パターンを得る端折れ加工工程と、
この端折れ加工工程による加工処理終了後、前記入力パターンと辞書パターンとを照合する照合工程と、
この照合工程の照合結果に基づき当該印刷物の種類等を認識する認識工程と、
を具備したことを特徴とする印刷物認識方法。
【請求項７】
前記端折れ加工工程は、前記端折れ検知工程により端折れが検知された場合、当該印刷物の表裏のうち復元可能な面については入力パターンを加工し、復元不可能な面については辞書パターンを加工することを特徴とする請求項６記載の印刷物認識方法。
【請求項８】
前記端折れ加工工程は、端が折り返された面側の入力パターンにおいて当該折り返された部分の４角の座標値を検知するとともに、当該折り返された部分の本来あるべき反対側の面の入力パターンでの４角の座標値を検知し、これら検知された座標値に基づき各座標値により囲まれた部分の座標変換を行なうことにより全体が復元された入力パターンを得ることを特徴とする請求項６記載の印刷物認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、紙幣やそれ以外の有価証券などの印刷物の種類や真偽等を認識する印刷物認識装置および印刷物認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、たとえば、紙幣の種類等を認識する印刷物認識装置では、紙幣の印刷パターンを入力パターンとして取得し、取得された入力パターンとあらかじめ登録された辞書パターンとを照合し、その照合結果に基づき種類や真偽等を認識するようになっている。
【０００３】
ところで、紙幣の端部が折り返されている紙幣の端折れは、流通された異なる種類（すなわち、異なる大きさ、形状）の紙幣が混在した際によく発生する現象であるが、紙幣の端部の印刷パターンが折り返されて変形するため、辞書パターンとの照合がうまくいかず、本物の紙幣なのに偽造紙幣とみなされて棄却されたり、綺麗で新しい紙幣なのに汚損劣化紙幣とみなされて裁断されたり、といった問題を引き起こしている。
【０００４】
そこで、これらの問題を改善するものとして、欠損部分を前後ラインの同タイミングのデータで補完する方法（特許文献１参照）、無パターン部分を得る補正データ抽出用センサで他のセンサの欠落部分を補正する方法（特許文献２参照）、欠落部分の周辺の複数の画素データの相加平均をとって補完する方法（特許文献３参照）、入力データの欠落部分を補った加工データを生成する方法（特許文献４参照）、透過光学系の情報と反射光学系の情報とを同時に読取って欠損または重なり部位を識別・特定する方法（特許文献５参照）などが公知である。
【特許文献１】特開平６−８４０４２号公報
【特許文献２】特開平６−２５１２２２号公報
【特許文献３】特開平８−２６３７１８号公報
【特許文献４】特開２００４−１８５４４７号公報
【特許文献５】特開２０００−１８６９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら公知の技術でもなお残された問題として、特許文献１の技術では、絵柄部分に余白が補完されたり、元の汚れがコピーされたりするおそれがある。  
特許文献２の技術でも、やはり欠落部分が無パターン部ばかりとは限らず、真のデータとかけ離れたり、無パターン部分の汚れがコピーされたりするおそれがある。  
特許文献３の技術では、欠落部分が大きくなるほど真のデータとかけ離れるおそれがあり、それをカバーしようとするほどアルゴリズムが複雑となる傾向にある。  
特許文献４の技術では、加工データの生成に辞書データとは異なる標準データと呼ぶものを用いるが、これは比較的綺麗なデータであり、やはり真のデータとかけ離れるおそれがある（たとえば、折り返された部分が本当は汚れていたときなど）。  
特許文献５の技術では、欠損または重なり部位を識別・特定できるが、それを基に補正・補完するといった技術については開示されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、従来よりも真のデータに極めて近い入力パターンが得られ、従来よりも高精度な紙幣認識が可能となる印刷物認識装置および印刷物認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の印刷物認識装置は、表裏にそれぞれ所定の印刷パターンを有する印刷物から表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得するパターン取得手段と、このパターン取得手段により取得された入力パターンにおいて当該印刷物の端折れを検知する端折れ検知手段と、あらかじめ辞書パターンを記憶している辞書記憶手段と、前記端折れ検知手段により端折れが検知された場合、幾何学的な折れモデルを用いて前記パターン取得手段により取得された入力パターンおよび前記辞書記憶手段内の辞書パターンのうち少なくともいずれか一方のパターンに対し所定の加工処理を施すことで、全体が復元された入力パターンあるいは入力パターンに近似した辞書パターンを得る端折れ加工手段と、この端折れ加工手段による加工処理終了後、前記入力パターンと辞書パターンとを照合する照合手段と、この照合手段の照合結果に基づき当該印刷物の種類等を認識する認識手段とを具備している。
【０００８】
また、本発明の印刷物認識方法は、表裏にそれぞれ所定の印刷パターンを有する印刷物から表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得するパターン取得工程と、このパターン取得工程により取得された入力パターンにおいて当該印刷物の端折れを検知する端折れ検知工程と、この端折れ検知工程により端折れが検知された場合、幾何学的な折れモデルを用いて前記パターン取得工程により取得された入力パターンおよびあらかじめ辞書パターンを記憶している辞書記憶手段内の辞書パターンのうち少なくともいずれか一方のパターンに対し所定の加工処理を施すことで、全体が復元された入力パターンあるいは入力パターンに近似した辞書パターンを得る端折れ加工工程と、この端折れ加工工程による加工処理終了後、前記入力パターンと辞書パターンとを照合する照合工程と、この照合工程の照合結果に基づき当該印刷物の種類等を認識する認識工程とを具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、印刷物の表裏から取得した入力パターンにおいて当該印刷物の端折れを検知し、端折れが検知された場合は幾何学的な折れモデルを用いて入力パターンおよび辞書パターンのうち少なくともいずれか一方に対し所定の加工処理を施し、その後、入力パターンと辞書パターンとを照合して印刷物の種類等を認識することにより、従来よりも真のデータに極めて近い入力パターンが得られ、従来よりも高精度な紙幣認識が可能となる印刷物認識装置および印刷物認識方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は、本実施の形態に係る印刷物認識装置の構成を概略的に示すものである。この印刷物認識装置は、搬送される印刷物としての紙幣Ａの表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得するパターン取得手段としてのパターン入力部１１、パターン入力部１１により取得された入力パターンにおいて当該紙幣Ａの端折れを検知する端折れ検知手段としての端折れ検知部１２、あらかじめ辞書パターンを記憶している辞書記憶手段としての辞書記憶部部１３、端折れ検知部１２により端折れが検知された場合、幾何学的な折れモデルを用いてパターン入力部１１により取得された入力パターンおよび辞書記憶部部１３内の辞書パターンのうち少なくともいずれか一方のパターンに対し所定の加工処理を施すことで、全体が復元された入力パターンあるいは入力パターンに近似した辞書パターンを得る端折れ加工手段としての端折れ加工部１４、端折れ加工部１４による加工処理終了後、入力パターンと辞書パターンとを照合する照合手段としての照合部１５、照合部１５の照合結果に基づき当該紙幣Ａの種類や真偽等を認識する認識手段としての認識部１６、および、認識部１６の認識結果を出力する出力部１７を有して構成されている。
【００１１】
パターン入力部１１は、搬送される紙幣Ａの表側に配設され、紙幣Ａの表側の印刷パターンを表側入力パターンとして取得する表側パターン取得手段としての表側カメラ２１、および、表側カメラ２１から得られる画像から表側入力パターンを取得する表側画像取得部２２と、搬送される紙幣Ａの裏側に表側カメラ２１と相対向して配設され、紙幣Ａの裏側の印刷パターンを裏側入力パターンとして取得する裏側パターン取得手段としての裏側カメラ２３、および、裏側カメラ２３から得られる画像から裏側入力パターンを取得する裏側画像取得部２４から構成されている。  
ここに、表側カメラ２１および裏側カメラ２３は、たとえば、ＣＣＤラインセンサなどを用いたラインカメラによって構成されている。
【００１２】
なお、本発明では、紙幣Ａの表裏の印刷パターンを取得できればよいため、２つのカメラ２１，２３を紙幣Ａを挟んで必ずしも対称的に配置されなくてもよい。また、紙幣Ａを表裏反転して再搬送させることにより１つのカメラで紙幣Ａの表裏の印刷パターンをそれぞれ入力パターンとして取得することも可能である。
【００１３】
次に、このような構成において図２に示すフローチャートを参照して動作を説明する。  
まず、パターン入力部１１により紙幣Ａから入力パターンが取得され（ステップＳ１）、端折れ検知部１２に送られる。入力パターンは、表側入力パターンと裏側入力パターンからなる。表側入力パターンと裏側入力パターンは、紙幣Ａのそれぞれ表側と裏側の各印刷パターンを撮像したものである。
【００１４】
図３（ａ）は紙幣Ａの表側の印刷パターンＰａを、図３（ｂ）は紙幣Ａの裏側の印刷パターンＰｂを、それぞれ模式的に示したものである。また、図４（ａ）は表側入力パターンを、図４（ｂ）は裏側入力パターンを、それぞれ模式的に示したものである。
【００１５】
本実施の形態では、表側カメラ２１および裏側カメラ２３がラインカメラで構成され、紙幣Ａがその間を通過することを仮定しており、そのような場合には図４（ｂ）に示すように、片側（ここでは裏側）の入力パターンが左右反転することがよくある。なお、このことは座標軸の向きが異なるだけであり、それにより本発明が限定されることはない。
【００１６】
次に、端折れ検知部１２により、入力パターンに端折れがあるかどうかが検知される（ステップＳ２）。図５は紙幣Ａの端部が折れたときの入力パターンを模式的に示したもので、図５（ａ）は端折れ部分Ｂを有する表側入力パターン、図５（ｂ）は裏側入力パターンである。ここで、折り返された部分Ｂの４角の点をＰ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  で表すと、本実施の形態ではこの４角の点Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  の座標値を検知する（ステップＳ３）。
【００１７】
なお、端折れ部分の特定方法については、厚さ、大きさ、透過光量、パターンなどを組合わせて行なう公知例が存在するため、それらを用いる。たとえば、特開２０００−１８６９２４号公報の技術を用いることで、透過光学系の情報と反射光学系の情報とを同時に読取って欠損または重なり（端折れ）部分を識別し特定できる。本実施の形態ではＰ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  の座標値を検知できればよく、その方法は特に限定されない。
【００１８】
こうして端折れ部分（Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  の座標値）が検知された場合、次に、端折れ加工部１４により、取得された入力パターンおよび辞書記憶部部１３内の辞書パターンのどちらか一方または両方を加工する（ステップＳ４）。
【００１９】
以下、たとえば、両方のパターンを加工する場合について説明する。また、図５（ａ）に示したように、裏側入力パターンの端部が折り返されて表側入力パターンに表れている場合を仮定する。なお、逆に表側入力パターンの端部が折り返されて裏側入力パターンに表れている場合でも、本実施の形態は全く同様に適用される。
【００２０】
図５（ｃ）に示すように、表側入力パターンにおいて折り返された部分（Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  ）の本来あるべき裏側入力パターンでの座標値をＱ１  ，Ｑ２  ，Ｑ３  ，Ｑ４  とすると、座標値Ｑ１  ，Ｑ２  ，Ｑ３  ，Ｑ４  は簡単なベクトル演算で求まる。簡潔に説明するために、ここでは表側および裏側の入力パターンのスケールが等しいものとする。図５（ｃ）に示すように、Ｑ２およびＱ３については元の裏側入力パターンの端点であり、エッジ抽出手段などにより検出できる。Ｑ１およびＱ４については、Ｑ２およびＱ３にＰ１−Ｐ２間およびＰ３−Ｐ４間の差ベクトルの向きを反転して足すことで得られる。すなわち、
Ｑ１  ＝Ｑ２  ＋（Ｐ２  −Ｐ１  ）
Ｑ４  ＝Ｑ３  ＋（Ｐ３  −Ｐ４  ）
である。
【００２１】
このようにして、Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  およびＱ１  ，Ｑ２  ，Ｑ３  ，Ｑ４  の座標値を得たあとは、ＰｉとＱｉ（１≦ｉ≦４）の対応付けを行ない、それら４点によって囲まれた部分の座標変換を行なう（ステップＳ５）。座標変換の方法としては、上記のようなベクトル演算を用いたり、より一般化して、任意の４点の座標値を任意の４点の座標値へ移す射影変換と呼ばれる公知の手段を用いたりしてもよい（参考文献：射影平面の幾何学，郡敏昭，遊星社，１９８８年，ＩＳＢＮ４−７９５２−６８６０−６）。射影変換では、アフィン変換などと異なり変換前後で直線（線分）の平行関係を保つ必要がないため、たとえば、
（Ｐ２  −Ｐ１  ）≠（Ｐ３  −Ｐ４  ）
の場合（パターンが奥行き方向に歪んでいる場合等）でも、４点で囲まれた部分の座標変換が行なえる。図５（ｃ）は、そのようにして端折れ部分を加工した裏側入力パターンを模式的に示したものである。こうして、紙幣Ａの裏側に関しては、真の画素値を基に全体が復元された入力パターンが得られる。
【００２２】
一方、紙幣Ａの表側に関しては、折り返しによって隠れてしまった部分が残されている。そのまま辞書パターンと照合すると、表側についてはやはりうまくいかない。ただし、上記のように折り返された部分の情報（Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  の座標値）がわかっているため、表側については、それらの情報にしたがい辞書パターンの方を上記した裏側と同様な考えに基づき加工する。
【００２３】
図６は、表側辞書パターンと裏側辞書パターンを基に、裏側辞書パターンの座標値Ｒ１  ，Ｒ２  ，Ｒ３  ，Ｒ４  の部分から表側辞書パターンの座標値Ｓ１  ，Ｓ２  ，Ｓ３  ，Ｓ４  の部分への座標変換を模式的に示したものである。図６（ａ）は表側辞書パターンを、図６（ｂ）は端折れ部分Ｂを加工した表側辞書パターンを、図６（ｃ）は裏側辞書パターンを、それぞれ示している。こうして、紙幣Ａの表側に関しては、図６（ｂ）に示すように、端部が折れた入力パターンに近似した辞書パターンが得られる。
【００２４】
次に、照合部１５により、端折れ部分を加工した後の入力パターンと辞書パターンとを照合することにより、両パターンの類似度を算出する（ステップＳ６）。このとき、辞書パターンが複数ある場合は、それぞれについて類似度を算出する。
【００２５】
最後に、認識部１６により、照合部１５の照合結果（類似度）に基づき当該紙幣Ａの種類や真偽等を認識し（ステップＳ７）、その認識結果を出力部１７で出力する（ステップＳ８）。通常、たとえば、最大の類似度をもたらす辞書パターンのクラス（券種）を認識結果とするが、最大類似度や２番目の類似度との差が小さい場合などは、リジェクト判定を行なうものとする。
【００２６】
以上説明したように上記実施の形態によれば、入力パターンの端折れ部分を復元する際、折り返された部分の実際のデータに基づいて処理するため、真のデータとかけ離れたり、汚れがコピーされたりするおそれがなく、従来よりも真のデータに極めて近い入力パターンが得られる。これにより、従来よりも高精度な紙幣の認識が可能となる。
【００２７】
また、端折れのある紙幣が入力されたとき、表裏のうち復元可能な面については入力パターンを加工し、そうでない面については辞書パターンの方を加工することで、従来よりも高精度な紙幣認識が可能となる。
【００２８】
さらに、アルゴリズム処理により表側入力パターンと裏側入力パターンの座標の対応付けを行なうので、入力パターンの取得を紙幣の表裏で同期させる必要はなく、紙幣を表裏反転して再搬送させるような手段を用いることにより、光学系を一式で済ませることができる。
【００２９】
なお、前記実施の形態では印刷物が紙幣の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、株券や小切手など、紙幣以外の有価証券でもよく、さらには有価証券以外の印刷物でも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る印刷物認識装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図２】動作を説明するフローチャート。
【図３】紙幣の表側の印刷パターンおよび裏側の印刷パターンの一例を示す模式図。
【図４】紙幣の表側入力パターンおよび裏側入力パターンの一例を示す模式図。
【図５】紙幣の端部が折れたときの表側入力パターンおよび裏側入力パターンおよび端折れ部分を加工した裏側入力パターンの一例を示す模式図。
【図６】表側辞書パターンおよび裏側辞書パターンおよび端折れ部分を加工した表側辞書パターンの一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ…紙幣（印刷物）、Ｂ…端折れ部分、Ｐａ…表側の印刷パターン、Ｐｂ…裏側の印刷パターン、１１…パターン入力部（パターン取得手段）、１２…端折れ検知部（端折れ検知手段）、１３…辞書記憶部部（辞書記憶手段）、１４…端折れ加工部（端折れ加工手段）、１５…照合部（照合手段）、１６…認識部（認識手段）、１７…出力部、２１…表側カメラ（表側パターン取得手段）、２２…表側画像取得部（表側パターン取得手段）、２３…裏側カメラ（裏側パターン取得手段）、２４…裏側画像取得部（裏側パターン取得手段）。
【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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