(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特徴パターンを含む対象物の画像を検査する画像検査装置において、
前記対象物に光を照射する光源と、
前記対象物の画像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子によって得られた撮像画像信号から輝度信号を抽出し、前記特徴パターンの輝度レベルを前記対象物の他の部分の輝度レベルよりも高くするための輝度変換データに従って前記輝度信号を変換し、変換後の輝度信号に基づいて検査用画像信号を生成する信号変換手段と、
前記検査用画像信号を表示する画像表示手段とを備え、
前記輝度変換データは、前記輝度信号のレベルが前記特徴パターンの輝度レベルを含む中間範囲よりも低いときは、前記輝度信号のレベルを第１所定値とし、前記輝度信号のレベルが前記中間範囲よりも高いときは、前記輝度信号のレベルを第２所定値とし、前記輝度信号のレベルが前記中間範囲内にあるときは、前記輝度信号のレベルを前記第１所定値及び前記第２所定値よりも高いピーク値をもって山形状にかつ急峻に変化させるように設定されていることを特徴とする画像検査装置。
【請求項２】
前記第２所定値が前記第１所定値と異なっていることを特徴とする請求項１記載の画像検査装置。
【請求項３】
前記信号変換手段は、前記撮像画像信号から前記輝度信号と色信号とを分離する手段と、前記輝度信号を前記輝度変換データに従って変換する手段と、前記色信号の色有り部分が所定の振幅となるように前記色信号を変換する手段と、前記変換後の輝度信号と変換後の色信号とを合成して前記検査用画像信号を生成する手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載の画像検査装置。
【請求項４】
前記特徴パターンは、紫外線が当たると蛍光を発する蛍光パターンであり、
前記光源は、前記対象物に前記紫外線を照射するものであり、
前記撮像素子の前面側には、紫外線成分を遮断する光学フィルタが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特徴パターンを含む対象物のうち、特にセキュリティ用の特徴パターンを有する紙幣、有価証券、パスポート、免許証等といった対象物の画像を検査する画像検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像検査装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、紫外線ランプにより紙幣に紫外線を照射し、紙幣で反射した光による像を結像レンズによりエリアセンサに結像し、そのエリアセンサによって得られた画像データを処理してモニタに表示させるものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−３２８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年では、紙幣の偽造対策として、光学的特徴をもつ特殊インクからなるセキュリティ用の特徴パターンを紙幣に印刷することがある。しかし、紙幣に印刷される特殊インクの種類によっては、紙幣の画像データをモニタに表示させたときに、特徴パターンと紙幣の他の領域とのコントラストが非常に低く、目視では特徴パターンの有無を見分けずらいことがある。
【０００４】
本発明の目的は、対象物に含まれる特徴パターンの有無を目視により簡単かつ迅速に判別することができる画像検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、特徴パターンを含む対象物の画像を検査する画像検査装置において、対象物に光を照射する光源と、対象物の画像を撮像する撮像素子と、撮像素子によって得られた撮像画像信号から輝度信号を抽出し、特徴パターンの輝度レベルを対象物の他の部分の輝度レベルよりも高くするための輝度変換データに従って輝度信号を変換し、変換後の輝度信号に基づいて検査用画像信号を生成する信号変換手段と、検査用画像信号を表示する画像表示手段とを備え、輝度変換データは、輝度信号のレベルが特徴パターンの輝度レベルを含む中間範囲よりも低いときは、輝度信号のレベルを第１所定値とし、輝度信号のレベルが中間範囲よりも高いときは、輝度信号のレベルを第２所定値とし、輝度信号のレベルが中間範囲内にあるときは、輝度信号のレベルを第１所定値及び第２所定値よりも高いピーク値をもって山形状にかつ急峻に変化させるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００６】
このような画像検査装置においては、上記の信号変換手段を設けることにより、対象物に含まれる特徴パターンに光源より光を照射した時に特徴パターンから発する光量が弱い場合でも、輝度信号の変換によって高輝度な特徴パターンをもった検査用画像信号が得られる。また、対象物に光を照射したときに、特徴パターン以外で高い光量を発する領域があっても、輝度信号の変換によって検査用画像信号における当該領域の輝度が低く抑えられる。従って、検査用画像信号を画像表示手段により表示したときには、特徴パターンのみが強調されるようになる。これにより、特徴パターンの有無を目視により簡単かつ迅速に判別することができる。
【０００７】
また、例えば対象物の撮像画像信号を白黒画像として表す場合、特徴パターンを蛍光インクや赤外インクで形成すると、撮像画像信号における特徴パターンの部分は白と黒との中間色になる。そこで、輝度変換データとしては、撮像画像信号から抽出された輝度信号のレベルを特徴パターンの輝度レベルを含む中間範囲と中間範囲よりも低い範囲と中間範囲よりも高い範囲という３つの範囲に分け、中間範囲における輝度信号のレベルが第１所定値及び第２所定値よりも高いピーク値をもつようにしたものを使用する。これにより、画像表示手段により検査用画像信号を表示したときに、特徴パターンが確実に十分強調されるようになる。
【０００８】
好ましくは、第２所定値が第１所定値と異なっている。これにより、検査用画像信号における特徴パターン以外の部分において、輝度信号の高レベルと低レベルとが明確に区別される。従って、特徴パターンの有無に加えて、特徴パターンが対象物のどの部分にあるかを目視により簡単かつ迅速に知ることができる。
【０００９】
また、好ましくは、信号変換手段は、撮像画像信号から輝度信号と色信号とを分離する手段と、輝度信号を輝度変換データに従って変換する手段と、色信号の色有り部分が所定の振幅となるように色信号を変換する手段と、変換後の輝度信号と変換後の色信号とを合成して検査用画像信号を生成する手段とを有する。色信号の振幅は、色の彩度（濃さ）を決定するものである。従って、色信号の色有り部分が大きな振幅になるよう色信号を変換することにより、特徴パターンの彩度が実際には低い場合であっても、色信号の変換によって彩度の高い特徴パターンをもった検査用画像信号が得られる。従って、画像表示手段により検査用画像信号を表示したときには、特徴パターンのみが更に十分に強調されるようになる。
【００１０】
さらに、好ましくは、特徴パターンは、紫外線が当たると蛍光を発する蛍光パターンであり、光源は、対象物に紫外線を照射するものであり、撮像素子の前面側には、紫外線成分を遮断する光学フィルタが配置されている。蛍光パターンは、紙幣等に形成されるセキュリティパターンとして最も一般的なものである。また、撮像素子の前面側に上記の光学フィルタを配置することにより、光源から照射される紫外線がノイズとして撮像素子に入射されることを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対象物に含まれるセキュリティ用の特徴パターンの有無を目視によって簡単かつ迅速に判別することができる。これにより、対象物の真偽鑑別を直ちに且つ高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる画像検査装置の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る画像検査装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、その画像検査装置の正面図である。各図において、本実施形態の画像検査装置１は、セキュリティ用の特徴パターンを含む紙幣Ｓの画像を検査する装置である。特徴パターンとしては、紫外線を受けると蛍光を生じさせる蛍光インクで印刷してなる蛍光パターン（図７参照）が用いられている。
【００１４】
画像検査装置１は、遮光性及び防塵性を有する四角柱形状の筐体２を有している。筐体２の下面に設けられた矩形状の撮像用窓部には、透明なガラス板３が嵌め込まれている。また、筐体２の上面には、矩形状のモニタ用窓部４が設けられている。画像検査装置１により紙幣Ｓの画像を検査するときは、作業台５上に紙幣Ｓを置いた状態で、筐体２を作業台５上に紙幣Ｓを被せるように載せる。これによって、筐体２のモニタ用窓部４が作業者側に向けられることになる。また、筐体２の一側面には、画像検査装置１を作動させるメインスイッチ６が設けられている。
【００１５】
筐体２の内部には、ガラス板３（紙幣Ｓ）に向けて斜め上方から紫外線を照射する複数の紫外線ＬＥＤ７と、ガラス板３を通して紙幣Ｓの画像を撮像する撮像素子８とが配置されている。撮像素子８は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等である。撮像素子８とガラス板３との間には結像レンズ９が配置されている。この結像レンズ９によって、紙幣Ｓの図柄を至近距離から撮像することが可能となる。
【００１６】
また、撮像素子８と結像レンズ９との間には、紫外線成分を遮断すると共に可視光よりも長波長の成分を透過させる光学フィルタ１０が配置されている。この光学フィルタ１０を設けることにより、紫外線ＬＥＤ７から照射される紫外線が不要なノイズとして撮像素子８に入り込んでしまうことを防止できる。
【００１７】
筐体２内における撮像素子８の上方には、撮像素子８から出力される撮像画像信号を入力して検査用画像信号を生成する信号変換器１１と、この信号変換器１１で生成された検査用画像信号を表示するカラー表示モニタ１２とが配置されている。表示モニタ１２の表示画面１２ａは、撮像用窓部４によって露出されている。これにより、作業者が表示画面１２ａを見ることが可能となる。
【００１８】
信号変換器１１は、図３に示すように、信号分離部１３と、輝度信号変換部１４と、色信号変換部１５と、信号合成部１６とを有している。このような信号変換器１１に入力される撮像画像信号は、例えばカラービデオ信号（図６（ａ）参照）である。このカラービデオ信号は、輝度信号、色信号及び同期信号がお互いに影響を与えないように合成されている。
【００１９】
信号分離部１３は、撮像素子８によって得られる撮像画像信号から輝度信号と色信号とを分離する。この輝度信号と色信号との分離は、電気的フィルタによって行う。例えば、撮像画像信号をバンドエリミネーションフィルタに通すことにより輝度信号（図６（ｂ）参照）が得られ、撮像画像信号をバンドパスフィルタに通すことにより色信号（図６（ｃ）参照）が得られる。輝度信号は、レベルにより明度を表現し、レベルが高いほど輝度が高く（明るく）なる。色信号は、基準となるバースト信号（図６（ａ）中のＰ参照）に対する位相差により色相を表現し、振幅（ゲイン）により彩度を表現する。
【００２０】
輝度信号変換部１４は、信号分離部１３により抽出された輝度信号を、図４に示すような予め設定された輝度変換データに従って変換する。輝度変換データは、信号分離部１３により抽出された輝度信号について、紙幣Ｓに印刷された判別すべき蛍光パターン（特徴パターン）の輝度レベルを紙幣Ｓの他の部分の輝度レベルよりも高くするためのマップ化データであり、図示しないメモリに記憶されている。
【００２１】
輝度変換データは、以下のように設定されている。即ち、信号分離部１３により抽出された輝度信号のレベル（蛍光量）が、判別すべき蛍光パターンの輝度レベル（図４ではレベルＢ）を含む中間範囲Ｈよりも低いときは、輝度変換データは、輝度信号のレベルを第１所定値ａに固定するように設定されている。信号分離部１３により抽出された輝度信号のレベルが中間範囲Ｈよりも高いときは、輝度変換データは、輝度信号のレベルを第１所定値ａよりも高い第２所定値ｃに固定するように設定されている。信号分離部１３により抽出された輝度信号のレベルが中間範囲Ｈ内にあるときは、輝度変換データは、輝度信号のレベルを第２所定値ｃよりも高いピーク値をもって山形状にかつ急峻に変化させるように設定されている。
【００２２】
このとき、第２所定値ｃは第１所定値ａよりも高くなっているので、信号分離部１３により抽出された輝度信号のレベルが中間範囲Ｈよりも低いとき及び中間範囲Ｈよりも高いときには、輝度信号のレベルの高低関係は、輝度信号の変換後においても同じになる。また、第１所定値ａは図示の通りゼロに近い値となっているので、低レベルの輝度信号に含まれているノイズ成分を除去することができる。
【００２３】
色信号変換部１５は、信号分離部１３により抽出された色信号を、図５に示すような振幅変換データに従って変換する。この振幅変換データは、色信号の色有り部分（図６（ｃ）中のＱ，Ｒ参照）が輝度信号に関係なく所定の振幅となるように色信号を変換するためのデータである。なお、色信号の変換は、例えば、信号分離部１３により抽出された色信号を、図５に示す振幅変換データをもったＡＧＣ回路に通すことにより行う。
【００２４】
信号合成部１６は、輝度信号変換部１４で変換された後の輝度信号と色信号変換部１５で変換された後の色信号とを足し合わせて合成することにより、検査用画像信号を生成する。
【００２５】
以上のように構成した画像検査装置１により紙幣Ｓの画像を検査する場合は、まずメインスイッチ６をオンにする。すると、紫外線ＬＥＤ７より紙幣Ｓに光（紫外線）が照射され、紙幣Ｓが撮像素子８により撮像され、紙幣Ｓの撮像画像信号が信号変換器１１に送られる。
【００２６】
その時に得られる紙幣Ｓの撮像画像信号の一例を図６（ａ）に示す。同図に示す撮像画像信号は、図７に示すような紙幣ＳのラインＬ部分の画像を取り出したものである。この紙幣Ｓには、蛍光パターンＫ１と蛍光パターン（蛍光スレッド）Ｋ２とが印刷されている。蛍光パターンＫ１に紫外線を当てると、明るく濃い黄色の蛍光が生じ、蛍光パターンＫ２に紫外線を当てると、暗く薄い赤色の蛍光が生じる。図６（ａ）に示す撮像画像信号において、Ｑ部分が蛍光パターンＫ１に対応し、Ｒ部分が蛍光パターンＫ２に対応している。ここで、本検査によって抽出したいのは、蛍光パターンＫ２のほうである。
【００２７】
信号変換器１１に送られた撮像画像信号は、まず信号分離部１３によって、図６（ｂ）に示すような輝度信号と図６（ｃ）に示すような色信号とに分離される。蛍光パターンＫ１から生じる蛍光は明るい黄であるため、輝度信号において蛍光パターンＫ１の部分（Ｑ部分）のレベルが高くなっている。一方、蛍光パターンＫ２から生じる蛍光は暗い赤であるため、輝度信号において蛍光パターンＫ２の部分（Ｒ部分）のレベルが低くなっている。また、蛍光パターンＫ２から生じる蛍光は薄い赤であるため、色信号において蛍光パターンＫ２の部分（Ｒ部分）の振幅が蛍光パターンＫ１の部分（Ｑ部分）の振幅よりも小さくなっている。
【００２８】
図６（ｂ）に示す輝度信号は、輝度信号変換部１４によって、輝度変換データ（図４参照）に応じて変換される。これにより、図８（ａ）に示すような変換後の輝度信号が得られる。つまり、紙幣Ｓにおける蛍光パターンＫ１，Ｋ２以外の部分の輝度レベルは殆ど変わらず（レベルＡ→レベルａ）、蛍光パターンＫ２の部分の輝度レベルは十分高くなり（レベルＢ→レベルｂ）、蛍光パターンＫ１の部分の輝度レベルは逆に低くなる（レベルＣ→レベルｃ）。
【００２９】
また、図６（ｃ）に示す色信号は、色信号変換部１５によって、振幅変換データ（図５参照）に応じて変換される。これにより、図８（ｂ）に示すような変換後の色信号が得られる。つまり、色信号において、蛍光パターンＫ２の部分の振幅が大きくなり、蛍光パターンＫ１，Ｋ２の部分の振幅が同等になる。
【００３０】
上記のような変換後の輝度信号及び変換後の色信号は、信号合成部１６によって合成される。これにより、図８（ｃ）に示すような検査用画像信号が生成される。そして、その検査用画像信号は表示モニタ１２に送られ、検査用画像信号に対応する紙幣Ｓの画像が表示モニタ１２の表示画面１２ａに表示される。
【００３１】
ところで、蛍光パターンＫ２から生じる蛍光は上記の通り暗く薄い赤であるため、図６（ａ）に示すような撮像画像信号（写実的画像信号）をそのまま表示モニタ１２の表示画面１２ａに表示させた場合には、図７（ａ）に示すように蛍光パターンＫ２とその周りとのコントラストが低く、目視だけでは蛍光パターンＫ２の有無が分かりづらいことがある。この場合には、紙幣Ｓの真偽を正確に鑑別することが困難になる。
【００３２】
これに対し、図８（ｃ）に示すような検査用画像信号を表示モニタ１２の表示画面１２ａに表示させると、図７（ｂ）に示すように、蛍光パターンＫ２が明るくはっきりした赤色として表示され、蛍光パターンＫ１が明るさの抑えた黄色として表示されるようになる。このため、蛍光パターンＫ２とその周りとのコントラストが高くなり、特に蛍光パターンＫ２が強調されて表示されることになる。これにより、蛍光パターンＫ２の有無を目視だけで、容易に且つ迅速に、しかも正確に判断することができる。
【００３３】
このとき、輝度変換データによって、輝度信号のレベルが中間範囲Ｈよりも低いときは、当該レベルが第１所定値ａに変換され、輝度信号のレベルが中間範囲Ｈよりも高いときは、当該レベルが第１所定値ａよりも高い第２所定値ｃに変換されるので、検査用画像信号において輝度の低い領域と輝度の高い領域とが明確に区別される。従って、蛍光パターンＫ２の有無のみならず、蛍光パターンＫ２が紙幣Ｓのどこにあるかについても、目視だけで確実に判断することができる。
【００３４】
従って、紙幣Ｓが本物か偽物かを簡易的にかつ高精度に鑑別することができるので、近年において精度アップしたコピー機等により作られた偽造紙幣に対して十分に対処することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、輝度信号変換部１４で使用する輝度変換データについて、図４に示すように第２所定値ｃを第１所定値ａよりも大きな値としたが、第１所定値ａを第２所定値ｃよりも大きな値としたり、第１所定値ａを第２所定値ｃと同じ値としても良い。この場合でも、抽出すべき蛍光パターンのみを強調させることが可能である。
【００３６】
また、上記実施形態は、セキュリティ用の特徴パターンとして蛍光パターンが印刷された紙幣の画像を検査するものであるが、本発明は、赤外線を反射させる赤外インクからなる特徴パターン等が印刷された紙幣の検査にも適用可能である。赤外インクからなる特徴パターンを含む紙幣の画像を検査する場合には、紙幣に光を照射する光源として赤外線ＬＥＤ等を用いる。
【００３７】
さらに、上記実施形態は、紙幣の画像を検査するものであるが、本発明は、特に紙幣には限られず、伝票や有価証券等の紙葉類、パスポート、免許証、カード等といった対象物の検査にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像検査装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す画像検査装置の正面図である。
【図３】図２に示す信号変換器の機能ブロック図である。
【図４】図３に示す輝度信号変換部において使用する輝度変換データを示す特性図である。
【図５】図３に示す色信号変換部において使用する振幅変換データを示す特性図である。
【図６】図３に示す信号分離部の入力信号波形及び出力信号波形の一例を示す図である。
【図７】図２に示す信号変換器により画像データを変換しない場合の紙幣画像の一例と画像データを変換した場合の紙幣画像の一例とを示した図である。
【図８】図３に示す信号合成部の入力信号波形及び出力信号波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…画像検査装置、７…紫外線ＬＥＤ（光源）、８…撮像素子、１０…光学フィルタ、１１…信号変換器（信号変換手段）、１２…表示モニタ（画像表示手段）、１３…信号分離部、１４…輝度信号変換部、１５…色信号変換部、１６…信号合成部、Ｋ２…蛍光パターン（セキュリティ用の特徴パターン）、Ｓ…紙幣（対象物）。
【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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