(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貨幣テスタを使用して貨幣項目を分類する方法であって、
貨幣項目の可変の特徴を感知する工程と、
感知した特徴の値を使用してデータ・ベクトル（Ｘ）を導出する工程と、
変換されたベクトルの成分（Ｙ１、Ｙ２）の少なくとも第１の集合と第２の集合によって表された変数が実質上独立しており、Ｘのマハラノビスの距離が成分（Ｙ１、Ｙ２）のマハラノビスの距離の合計と実質上等価であるようにデータ・ベクトルを変換する工程と、
成分の前記第１の集合と第２の集合を使用して少なくとも２つの部分でマハラノビスの距離を計算する工程とを含む方法。
【請求項２】
貨幣テスタを使用して貨幣項目を分類する方法において、
貨幣項目の感知された特徴から導出したデータを使用してマハラノビスの距離の計算を実行する工程を含み、
マハラノビスの距離の計算が、成分Ｙ１とＹ２を有するデータ・ベクトルＸに関してＸ＝（Ｙ１、Ｙ２）となり、Ｘのマハラノビスの距離がＹ１のマハラノビスの距離とＹ２のマハラノビスの距離の和と実質上等価になるように、実質上独立している少なくとも２つの部分で実行される方法。
【請求項３】
前記部分の少なくとも１つが加重値によって加重される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
貨幣テスタを使用して貨幣項目を分類する方法であって、
変換されたベクトルの成分（Ｙ１、Ｙ２）の少なくとも第１の集合と第２の集合によって表された変数が実質上独立しているように、該貨幣項目の検知された特徴から導出されるデータベクトルＸを変換する工程と、
貨幣項目の該検知された特徴から導出されたデータを使用してマハラノビスの距離の計算を実行する工程を含み、該マハラノビス距離は、該成分（Ｙ１、Ｙ２）のマハラノビス距離の合計と実質的に等価であり、
マハラノビスの距離の計算が少なくとも２つの部分で実行され、
少なくとも１つの部分が加重値によって加重される方法。
【請求項５】
加重値を変更する工程を含む請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
加重値を単調に増加又は減少させる工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
加重値を０と１の間で変更する工程を含む請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
加重値が、貨幣項目がテストされる回数すなわちテストされる数、貨幣の目標金種区分全体又は特定の目標金種区分で、受け入れられる貨幣項目数および拒絶される貨幣項目数の１つ又は複数に従って変更される請求項５乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
センサ値を生成するために１つ又は複数のセンサを使用して貨幣項目を検知する工程と、
複数の成分を含むデータ・ベクトルを導出する工程と
を含む請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記部分の少なくとも１つが正規化データを含み、前記部分の少なくとも１つが絶対データに関係する請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記部分の少なくとも１つが貨幣項目の第１の特徴に関し、前記部分の少なくとももう１つが貨幣項目のもう１つの特徴に関する請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
結果的に得られたマハラノビスの距離を固定の閾値又は可変の閾値と比較する工程を含む請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
閾値が、貨幣項目がテストされる回数すなわちテストされる数、貨幣の目標金種区分全体又は特定の目標金種区分で、受け入れられる貨幣項目数および拒絶される貨幣項目数の１つ又は複数に従って変更される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
閾値の変動が加重値の変動に関係している請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
閾値がホテリング・テストを使用して計算される請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
マハラノビスの計算の次元を増加させるか、又は減少させる工程を含む請求項１乃至１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
貨幣項目を評価し、かつ／又は金種区分するための請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
貨幣テスタを操作する方法において、
請求項１乃至１７の何れか１項に記載の方法を使用して分割したマハラノビスの距離を計算することによって測定された貨幣項目の特徴を使用して貨幣項目を分類するためにマハラノビスの距離を計算する工程を含み、
最初、分割したマハラノビスの距離が貨幣項目の特徴の第１の集合に対応するデータを使用して計算され、次に分割したマハラノビスの距離が貨幣項目の特徴の第２の集合に対応するデータを使用して計算される方法。
【請求項１９】
特徴の第１と第２の集合が一部重複する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
共通の特徴が貨幣テスタに合わされる特徴である請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
１つ又は複数の特徴を加えること、１つ又は複数の特徴を除去すること、又は１つ又は複数の特徴を置き換えることによって、第２の集合が第１の集合から導出される請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
貨幣テスタをプログラミングする方法において、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の方法を実行するためにデータを貨幣テスタに記憶する工程を含む方法。
【請求項２３】
ホテリング・テストを使用して貨幣項目に対する受入閾値を導出する工程を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２１の何れか１項に記載の方法を実行する手段を備える貨幣テスタ。
【請求項２５】
貨幣項目の特徴を感知するための１つ又は複数のセンサと、データ処理手段と、データ記憶手段とを備える請求項２４に記載の貨幣テスタ。
【請求項２６】
紙幣テスタを備える請求項２４又は２５に記載の貨幣テスタ。
【請求項２７】
硬貨テスタを備える請求項２４乃至２６の何れか１項に記載の貨幣テスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貨幣評価装置および貨幣項目を分類する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書では、貨幣という用語を、硬貨、紙幣、およびバリューシートやクーポンなどの他の類似の有価アイテムの意味で使用する。特記しない限り、貨幣という用語は本物の貨幣項目と偽造の貨幣項目とを意味する。
【０００３】
周知の貨幣評価装置は、貨幣項目を分類するために、すなわち貨幣項目が周知の目標金種区分の一例か偽造かを判定するために、センサを使用し、次いでその測定値を使用して、貨幣項目のある種の特徴を測定するように動作する。貨幣項目を分類する各種方法は、例えば貨幣項目のｎ個の測定値から導出したｎ次元ベクトルをｎ次元空間の目標金種区分の有効例を規定する領域と比較する方法を含めて周知である。特定の貨幣分類方法の一例は、マハラノビスの距離を使用すること、およびそのマハラノビスの距離を、金種区分ごとに周知の母集団の周囲を囲む楕円を基本的に画定する閾値と比較するものである。
【０００４】
マハラノビス距離の計算は、目標金種区分ごとの母分布の平均および共分散行列を、貨幣項目の測定値から導出したｎ次元ベクトルと共に使用するというものである。
測定値は、目標金種区分の標本と、１つまたは複数の標本評価装置を使用して研究所で収集される。目標金種区分には周知の偽造品を含めることができる。標本の貨幣項目が標本評価装置に挿入され、母分布を導出するためにその測定値が使用される。この分布が統計的にモデル化され、平均および共分散行列が導出される。
【０００５】
製品評価装置は、上記で概説したように、計算された目標金種区分ごとに平均および共分散行列の値を使用してマハラノビスの距離を計算するようにプログラムされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術の１つの問題は、特にｎが大きい場合、マハラノビスの距離を計算するために必要となる処理量が大きくなる可能性があり、これは処理費用および処理時間と、分類に要する時間とを増大させるということである。
【０００７】
もう１つの問題は、製品評価装置のセンサなどの構成要素が多岐にわたっており、したがって研究室で得られた結果と比較される測定値も多岐にわたるということである。各製品の多様性を斟酌するために調節を行うことが知られているが、これは時間を要し、費用の増大につながる可能性がある。製品間の変動を補正するための別の選択肢としては、最適な受入率を達成するために製品寿命の初期においては大きな受入閾値を有することがあるが、これには偽造品を受け入れる危険性を増大させるという代償が伴う。
【０００８】
本発明の各種態様を首記の特許請求の範囲に記載する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態および各種変形形態を、添付の図面を参照して説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態は紙幣評価装置である。概して、紙幣評価装置は、光源の一対の線形配列を有する光感知装置であって、各配列が紙幣に向けて発光するよう紙幣の移送路上に構成されている光感知装置と、紙幣によって反射された光を感知するために移送路上に構成された光検出器の１つの線形配列の形式による検出器とを含む。光源配列は数グループの光源を有しており、各グループは異なる波長の光を発生させる。紙幣に一連の異なる光の波長を照射するために光源のグループに連続して電圧が加えられる。スペクトルの異なる部分の光に対する紙幣の反応が検出器配列によって感知される。配列の各光感知装置は紙幣上の異なる領域からの光を受光するので、紙幣を評価するために、記憶されている基準データと比較するために紙幣の異なる感知部分のスペクトル反応を決定し、処理することができる。
【００１１】
本実施形態の紙幣評価装置の基本的な構成要素は、基本的にＷＯ  ９７／２６６２６に図示され、記載されているので、以下では簡単に説明することにする。
【００１２】
図１を参照すると、評価装置内で、紙幣２が、矢印６の方向に所定の移送面に沿って通過する際に光感知モジュール４によって感知されている。
感知モジュール４は光源８、１０の２つの線形配列と、プリント基盤１４下面に直接装着された光感知装置の１つの線形配列１２とを有する。光感知装置のそれぞれに対する制御装置３２と第１段増幅器３３はプリント基盤１４上面に直接装着されている。
プリント基板１４の上面および周囲には、金属などの剛性材料製の枠３８が設けられている。枠３８には、制御装置３２が位置センサ、紙幣分類機構、外部制御装置などの紙幣評価装置の他の構成要素（図示せず）と通信するためのコネクタ４０が設けられている。
【００１３】
光感知モジュール４は、光源配列８および１０が発生した光を一片の紙幣２に向けて、その紙幣上に伝達するための２つの単体光導波路１６および１８を有する。光導波路１６および１８は、成型されたプレキシガラス材製である。
各光導波路は、上部垂直部分と、その上部垂直部分に対してある角度のついた下部から構成される。光導波路１６、１８のある角度で曲がっている下部は、光導波路１６、１８によって内部で反射された光を、光導波路１６と１８の中央に配置された照射を受ける一片の紙幣２に向ける。
【００１４】
レンズ２０は、検出器配列１２に対応して線形配列で光導波路の間に装着される。検出器配列１２の検出器１つにつき１つのレンズ２０が設けられている。各レンズ２０は、検出器の有効領域よりも大きな紙幣の個別領域から収集された光を対応する検出器に伝える。レンズ２０は光導波路１６と１８の間に配置された光支持体２２によって所定の位置に固定される。
光導波路１６および１８の発光端部２４および２６とレンズ２０とは、拡散して反射された光だけが検出器配列１２に伝えられるように構成されている。
【００１５】
光源配列８および１０と、検出器配列１２と、線形レンズ配列２０とは、紙幣２の幅全体にわたってその反射特性を感知することができるように、一方の側面２８から他方の側面に対して光導波路１６および１８の幅全体にわたって延在する。
【００１６】
光検出器配列１２は、光導波路１６および１８によって光が照射された一片の紙幣２に沿って配置されるその紙幣２の個別領域をそれぞれが感知するピン・ダイオード形式の個々の検出器が例えば３０などの多数で構成する線形配列によって形成される。それぞれの隣接レンズ２０によって拡散して反射された光が供給される隣接の検出器は、紙幣２の隣接する個別領域を検出する。
【００１７】
光源配列８の１つがプリント基盤１４上に装着されているように示す図２を参照する。他の光源配列１０の構成もこれと同じである。
光源配列８は、非密閉型ＬＥＤ形式の多数の光源９から構成されている。光源配列８は光源９のいくつかの異なるグループから構成されており、各グループは異なるピーク波長で光を発生させる。このような構成の一例はスイス特許番号第６３４４１１号に記載されている。
【００１８】
本実施形態では、上記のようなグループが６つある。これら６つのグループは、４つの異なる赤外線波長で光を発生させる光源４グループと、２つの異なる可視波長（赤および緑）で光を発生させる光源２グループとから構成される。使用される波長は、紙幣が印刷されているインクに対して非常に高い感度を得、したがって異なる紙幣のタイプ間および／または本物の紙幣と他の文書との間を高度に区別することを目的として選択される。
【００１９】
各色グループの光源は線形光源配列８全体にわたって分散している。光源９は６つの光源の集合１１で構成されており、すべての集合１１は、光源配列８全長にわたって反復的な色の順番を形成するように数珠繋ぎに一列に配列されている。
【００２０】
光源配列８の各色グループは、電流発生器１３に並列に接続された２列の１０個の光源９から構成される。したがって電流発生器１３は１つしか図示していないが、配列８全体に対してこのような電流発生器が７つ設けられている。色グループには、プリント基盤１３上面に装着された制御装置３２のローカル・シーケンサによって連続的に電圧が加えられる。光源配列の異なる色グループの連続的な照射に関しては、米国特許番号第５，３０４，８１３号および英国特許出願番号第１４７０７３７号にさらに詳細に記載されている。
【００２１】
紙幣感知中、すべての６つの色グループに電圧が加えられ、検出器ごとの検出器照射期間中に連続的にすべての６つの色グループが検出される。
したがって、検出器１２は、一連の個別の検出器照射期間中に紙幣２の幅全体にわたって配置された一連のピクセルの６つの所定の波長のそれぞれで拡散した反射特性を効率よく走査する。紙幣が搬送方向６に搬送される際、紙幣２の表面全体は６つの波長のそれぞれで複数片の紙幣２を反復的に走査することによって感知される。センサの出力は、以下でさらに詳細に説明するように制御装置３２によって処理される。
【００２２】
紙幣を表す、得られたデータは、以下でさらに詳細に説明するように制御装置３２で処理される。使用される搬送機構への入り口に配置された光位置センサで感知中に紙幣の位置をモニタすることによって、評価に最適の反射特性を有する紙幣２の所定領域が特定される。
【００２３】
次に、図１に示す光感知モジュールを含めて紙幣評価装置を示す図３を参照する。すでに図１に関して説明した構成要素は同じ参照番号で示すことにする。
図３は、国際特許出願番号第ＷＯ  ９６／１０８０８号に記載の紙幣評価装置と同様の紙幣評価装置５０を示す。この装置は、ニップ・ローラ５２によって画定された入り口と、別のニップ・ローラ５４、５６、および５８によって画定された搬送経路と、上ワイヤ・スクリーン６０および下ワイヤ・スクリーン６２と、一端にワイヤ・スクリーンが取り付けられた枠部材６４によって画定された出口とを有する。枠部材６６はワイヤ・スクリーン６０および６２の他端を支持している。
【００２４】
上感知モジュール４は紙幣２の上面を読み取るために搬送経路の上に配置されており、下感知モジュール１０４は、紙幣２の下面を読み取るために、ニップ・ローラ５６によって上記上感知モジュール４から水平に間隔を空けて紙幣２の搬送経路の下に配置されている。基準ドラム６８および７０は、感知装置４および１０４を較正することができる反射面を提供するように感知モジュール４および１０４にそれぞれ対抗して配置されている。ニップ・ローラ５４、５６、および５８と基準ドラム６８および７０のそれぞれには、上ワイヤ・スクリーンおよび下ワイヤ・スクリーン６０および６２を収容する一定間隔をあけた溝が設けられている。
【００２５】
エッジ検出モジュール７２は装置５０の搬送面下に配置された延長した光源（ＬＥＤと分散手段の配列から構成される）と、搬送面上に配置されたＣＣＤ配列（自己集束光ファイバ・レンズ配列を備える）と、関連付けられた処理装置とから構成されており、入り口ニップ・ローラ５２と入り口ワイヤ支持体６６の間に配置されている。
【００２６】
動作の際、文書は搬送ローラ５４によって感知モジュール４を通過させられる。文書が搬送されて感知モジュールを通過する際、それぞれの波長の光が光源９の各グループから連続して発光され、紙幣から反射された各波長の光は紙幣の個別領域に対応する各検出器によって感知される。
光源の各グループは、制御装置３２によって制御されるそれぞれの電流発生器１３によって駆動される。
波長ごとに、光源９のそれぞれのグループからの光は、光ミキサで混合された後、文書に向けて出力される。この方法で、拡散光は文書の幅全体にわたってより均一に拡散される。文書上のパターンに従って変更された、文書から反射された光は、検出器配列によって感知され、その出力信号は制御装置３２で処理される。
【００２７】
したがって、光感知装置の下の紙幣の各位置ごとに、また紙幣上のピクセルまたは測定点に対応する各センサごとに、発光された光の６つの波長に対応する６つの測定値の集合が導出される。
【００２８】
次に本発明の基礎をなす一般的な原理を説明し、次いで評価装置を設定する方法、さらに供給された紙幣を評価する方法を説明する。
【００２９】
紙幣の特定の領域が１つのゾーンとして事前に選択される。このゾーンは、紙幣の特定の線形領域すなわち１次元領域であっても、正方形または長方形などの２次元領域であっても、あるいは紙幣全体であってもよい。このゾーンは、所与の紙幣の周知のセキュリティ上の特徴に対応するように選択することができる。金種区分によって異なるゾーンを選択することができる。１つのゾーンは、波長の１つの集合に対して測定点の１つの集合によって画定される。
測定値は、上記の要領で例えば紙幣感知装置を使用して指定されたゾーンを含めて紙幣の少なくとも一部から取られ、その結果、センサに対応する測定点ごとに異なる波長に対する測定値が得られる。
【００３０】
１つのゾーンに対するローカル・データが収集され、このローカル・データが正規化される。正規化は、例えば紙幣全体に対応する１つのゾーンを含めて別のゾーンからのデータを使用することによって実施することができる。これを一種のデータの前処理とみなすことができる。
【００３１】
紙幣に関するデータは、１つまたは複数のゾーンに対するローカルな正規化データと、紙幣全体または正規化に使用されるゾーンに関するデータなどの絶対データを使用して導出される。
【００３２】
この実施例では、
ｘｉｋ          １＜ｉ＜Ｎ、１＜ｋ＜Ｋ
で定義された測定値について、
Ｎを測定点の総数、Ｋを波長数として、
Ｍ個の点の数を有する所与のゾーンＺの場合、波長ｋに関するローカルな正規化データは、
【数１】
0004537017.tif 000002
ただし
【数２】
0004537017.tif 000003
によって計算される。この結果、ｇｋは絶対データを示す。
当該ゾーンに対するデータ・ベクトルＸを形成するために、ローカルな正規化データと絶対データが結合される。
したがって、３つの波長で測定された１つのゾーンの場合、データのベクトルは（ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｇ１，ｇ２，ｇ３）ｔである。
【００３３】
マハラノビスの距離は所与の金種区分に関する共分散行列と平均値とを使用する。序説で説明したように、例えば研究所で分析された標本データの集合の統計モデルからデザインされた統計を使用して、供給された紙幣の距離が与えられる。
【００３４】
より具体的には、Σとμが標本データの共分散行列と平均ベクトルの場合、供給された紙幣に対応する所与の入力ベクトルｘ＝（ｘ１，．．．，ｘｎ）のマハラノビス距離は、
ｍａｈｄｉｓｔ（ｘ）＝（ｘ−μ）ｔΣ−１（ｘ−μ）            （３）
によって与えられる。上式で、ｘｔはベクトルｘの転置作用素を意味する。
上記公式を使用したマハラノビス距離の計算は、標本の絶対測定値に基づくデータの使用を必要とする。しかし前述のように、絶対測定値は評価装置によって異なる。本実施形態は、測定値に対する評価装置の影響を低減するために、供給された紙幣のデータを変換する。これは分布の特徴を使用して行われる。
【００３５】
Ｘがデータのベクトルである場合、
【数３】
0004537017.tif 000004
のように、Ｘはローカルな正規化データに対するＸ１と、絶対データに対するＸ２の２つの部分で表現することができる。Ｘの共分散行列は４つのブロック
【数４】
0004537017.tif 000005
で書くことができる。ここでは、Ｘの平均を
【数５】
0004537017.tif 000006
で示すことにする。一般にＸ１とＸ２は独立しておらず、したがってＸのマハラノビスの距離はＸ１とＸ２のマハラノビスの距離の合計とは等しくない。
【００３６】
多項分布
【数６】
0004537017.tif 000007
に関して、以下のベクトルの成分は独立しているということは既に立証済みである。
【数７】
0004537017.tif 000008
これは、条件変数Ｘ２／Ｘ１の法則が、
【数８】
0004537017.tif 000009
に等しい平均値および共分散を有する多項分布を有すると述べる定理［Ｓａｐｏｒｔａ  １９９０］を使用することを必要とする。
【００３７】
Ｙの平均および共分散行列は、
【数９】
0004537017.tif 000010
によって与えられる。
ここでもまた、
ｍａｈｄｉｓｔ（Ｘ）＝ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ）＝ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ１）＋ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ２）を立証することができる。
したがって、この変換を使用することによって、中でも小さい行列の処理を必要とするマハラノビスの距離の計算を２つの部分に分割することができる。
Ｙの定義によれば、Ｙ１はローカルな正規化データに基づいており、Ｙ２は評価装置によって異なる絶対データに関係する。
【００３８】
評価装置で使用する際、製品寿命の初期に絶対値の貢献（ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ２））は小さい重みｑ（ｑ＝０．５の場合、０＜ｑ＜１）で加重され、ｑはこの後、使用されている評価装置から導出された測定値を使用して絶対データを更新した後に増やされる。
ｍａｈｄｉｓｔ（Ｘ）＝ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ１）＋ｑ＊ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ２）                                                              （９）
【００３９】
動作の際、評価装置でマハラノビスの距離は閾値と比較される。この閾値は、事前定義して固定しておくか、または例えばｑと連動して可変とすることもできる。１つの可能性として、所望の最終値に従って固定の閾値を選ぶことが挙げられる。
前述の原理は評価装置をプログラミングする際に使用される。
【００４０】
Ｘに対する平均および共分散行列に関する値を導出するために、所定の１つまたは複数のゾーンを使用し、各目標金種区分に対する因数を正規化して、各金種区分の紙幣の標本が周知の統計手順に従って研究室の評価装置でテストされる。評価装置では、マハラノビスの距離は、上記方程式（９）に従って計算される。すなわち、方程式（６）に従って変換されたＸデータを使用してＹの平均および共分散行列を使用することによって計算される。したがって、Ｙに対する平均および共分散行列と変換とは、Ｘに関して測定された値から上記方程式を使用して計算され、これらの値は評価装置のメモリに記憶される。
【００４１】
本実施例では、前述の通り、所与の金種区分と６つの波長に対して４つのゾーンが使用されている。
したがって、Ｘ１は２４の変数を有し、Ｘ２は６つの変数を有し、共分散行列はサイズ３０×３０であり、サイズ
【数１０】
0004537017.tif 000011
を有するブロック
【数１１】
0004537017.tif 000012
に分解することができる。
データ変換の場合、６×２４のサイズを有する行列
【数１２】
0004537017.tif 000013
が要求される。
【００４２】
Ｙ１およびＹ２のマハラノビス距離の計算の場合、平均ベクトル
【数１３】
0004537017.tif 000014
と、Ｙ１およびＹ２の共分散行列の逆が要求され、Ｙ１に関しては、この行列はサイズ２４×２４を有する
【数１４】
0004537017.tif 000015
であり、Ｙ２に関してはサイズ６×６を有する
【数１５】
0004537017.tif 000016
である。
このデータは、例えば工場で評価装置製品のメモリにロードされる。すなわち、サイズ２４×２４、６×６、および６×２４の３つの行列と、サイズ２４および６を有する平均値の２つのベクトルが記憶されている。ｑに対する予備値も記憶されている。
【００４３】
動作の際、紙幣は評価装置に供給され、その紙幣の測定値がセンサから取られてＸを導出するために使用される。Ｘベクトルは方程式（６）に従って変換され、マハラノビスの距離は方程式（９）を使用して計算される。マハラノビスの距離の値は閾値ｍａｈＴと比較される。マハラノビスの距離の値が閾値以下の場合、その紙幣は本物の例として受け入れられる。この値が閾値を超える場合、その紙幣は偽造品として拒絶される。
【００４４】
この閾値は周知の技術を使用して研究室で決定され、工場または作業現場で評価装置にプログラミングされる。例えば閾値は経験的または実験的に計算することも、または統計モデルを使用したシミュレーションの結果に基づいて計算することもできる。閾値は、受け入れることを希望する本物の紙幣の所望のパーセンテージによって変化しうるものである。例えば閾値は、周知の紙幣の統計的分析に基づいて、本物の紙幣のあるパーセンテージ、例えば９９％が受け入れられるように設定することができる。
閾値は、例えばホテリング分布に関するホテリング・テストを使用して計算することができる。Ｙ＝Ｙ１＋ｑ×Ｙ２はホテリング分布ではないが、ホテリング閾値はＹの分布を数値的に近似することによって近似することができる。
【００４５】
本実施形態では、Ｘ１およびＸ２はローカルな正規化データと絶対データとして説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。一般に、マハラノビス計算は、本質的に独立しているデータの部分集合に対するマハラノビス計算に分割される。データの部分集合は各データ・タイプに対応させることができる。本実施形態は、評価装置に依存するマハラノビス計算の一部を加重するために、分割したマハラノビスを利用する。データの集合または部分集合に基づく分割したマハラノビスの計算を使用する別の実施例について以下で説明する。
【００４６】
貨幣評価装置がデータ・ベクトルＸ１を使用して動作するように設定されていると仮定する。紙幣の別のゾーンに関してＸ２などの他のデータ値を使用することが望ましくなるような場合がある。しかし、評価装置は最初は測定値Ｘ２に合わせられてはいない。上記の原理を使用して、Ｘ＝（Ｘ１，Ｘ２）のマハラノビスの距離をｍａｈｄｉｓｔ（Ｘ）＝ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ１）＋ｑ＊ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ２）と表現することができる。ここで、Ｙ１＝Ｘ１であり、Ｙ２は上記のようにＸ１およびＸ２の変換であり、ｑは評価装置が新しいデータ、すなわちＸ２の値に合わせられる際に増やされる可能性がある。同様に、評価装置が最初にデータ・ベクトルＸ＝（Ｘ１，Ｘ２）上で動作し、ある時点でそれがデータ・ベクトルＸ’＝（Ｘ１，Ｘ３）によって置き換えられることが望ましくなるような場合があると仮定する。Ｘ’のマハラノビスの距離は、ｍａｈｄｉｓｔ（Ｘ）＝ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ１）＋ｑ＊ｍａｈｄｉｓｔ（Ｙ２）で表現することができる。ここで、Ｙ１＝Ｘ１であり、Ｙ２はＸ３に依存している。したがって、Ｙ２はｑによって加重される。それは、Ｙ２が測定値Ｘ３に依存しており、評価装置は最初はＸ３に合わされていないからである。
【００４７】
例えば、紙幣の新しい有用な特徴が登場する、すなわち後になって発見されるか、またはある特徴を別の周知の特徴で置き換える場合、上記の方法を使用することができる。
【００４８】
一般に、評価装置に合わされる統計的に適合された不変の変数である基本的な特徴を維持しながら、１つの特徴から別の特徴に切り替えるためにこの方法を使用することができる。
これは、例えば場合によっては特徴の部分集合を使用し、その部分集合の少なくとも１つの特徴を元の完全な集合の別の特徴、または元の完全な集合にはない新しい特徴で置き換えて、特徴の１つの集合とそれらの分割したマハラノビスの距離を定義することとして一般的に表現することができる。同様に、特徴は、単純にマハラノビスの計算に対して加算または減算することもできる。どちらの場合でも、評価装置に合わされた特徴に基づくマハラノビスの計算の成分は維持されることが好ましい。
【００４９】
上記実施形態は、紙幣の表面から反射した後に光が感知される反射システムである。本発明は、紙幣によって伝えられた後に光が感知される伝達システムなどの他の使用に適応することもできる。この感知システムは、光源と検出器の一次元線形配列に限定されるものではなく、紙幣の全体または一部に対応する光源と検出器の二次元配列のような他の感知システムを使用することもできる。
【００５０】
本実施形態は紙幣の特定領域を使用して動作する。この領域は、位置センサまたはエッジ・センサを使用すること、またはピクセルを計数することなどの様々な方法で特定することができる。
【００５１】
本発明は紙幣評価装置に照らして説明したが、これは硬貨評価装置にも適用される。硬貨評価装置に使用されるセンサは、紙幣評価装置に使用されるセンサとは異なるが、硬貨から複数のローカルな測定値および全体的な測定値を導出するように構成することができ、その測定値は次いで上記要領で処理されることができる。
【００５２】
本明細書では、「光」という用語を可視光に限定せず、電磁スペクトルも対象としている。貨幣という用語は、例えば銀行券、紙幣、硬貨、バリューシートまたはクーポン、カードなどの本物または偽造品、ならびに貨幣処理装置で使用することができる商品券、代用硬貨、および銅貨などの他の区分を対象とする。
【００５３】
本実施形態では、重み係数ｑは製品寿命を通して変化する。これは、評価装置が、有効な例として受け入れられる紙幣から導出される測定値に従って変更される場合には特に有用である。換言すれば、所与の目標金種区分に関して評価装置に記憶されているデータは上記のような分布を表しており、作業現場で測定される紙幣から導出される実際の値を使用して更新することができる。明らかに、特定の評価装置によって導出された実際の測定値は評価装置に依存しており、研究室で導出されたデータを更新するためにその測定値を使用することによって評価装置の変動を補正し、そのデータを特定の評価装置に合わせる。したがって、絶対データの信頼性はさらに高まり、また絶対データからマハラノビスの距離に対する貢献を加重する重み係数ｑが増やされる可能性がある。同様に、重み係数は減らすことも可能である。重み係数ｑは、例えば貨幣項目が受け入れられるか、かつ／または拒絶されるかなどの測定が行われる回数すなわちその数、または測定された貨幣項目からのデータ適用数に従って、または他の要因に従って変化しうるものである。ｑが貨幣項目数に応じて変化する場合、この数は、本物であれ偽造であれ対象金種区分ごとのものとしても、または金種区分に関係なく全体の値とすることもできる。
【００５４】
評価または金種区分に使用される閾値は固定しても、または評価装置に記憶されているデータが測定される紙幣に従って更新される場合は、例えば経時的に、あるいは動作数または測定される紙幣数に従って変更してもよい。この閾値はＸの元の分布に基づいて設定することができる。別法として、閾値はｑの元の値を考慮して設定することができ、閾値はｑによって使用中に変更することができる。閾値は、元の閾値を含めて作業現場で決定することもできる。
【００５５】
図４は、ｑおよび関連付けられた閾値ｍａｈＴの調整を示すフローチャートである。
工程１１０で、重み係数ｑが初期値、例えば０．５に設定される。この例では、実施中の各金種区分の受け入れられる貨幣項目数が変数ｍとして計数される。評価装置のメモリは閾値ｔを含む。特定金種区分の貨幣項目が受け入れられるたびに、ｍはｔと比較される（工程１３０）。ｍ＝ｔの場合、受け入れられた紙幣の測定値を組み込むことによって評価装置が評価装置の測定値に僅かに合わされたことを反映して、受入閾値ｍａｈＴが調整され、ｑが０．０１だけ増やされる（工程１４０）。ｍａｈＴは、特定評価装置により作業現場で測定された値を使用して受入閾値を更新する周知の技術に従って調整される。概略では、評価装置は、研究室で導出され、元の受入閾値を導出するために使用されるような母分布のモデルを記憶する。このモデルと閾値は次いで、作業現場で受け入れられる貨幣項目の実際の測定値を含めるために、元の母集団の閾値を変更することによって調整される。
次にｑが１と比較される（工程１５０）。ｑが１よりも小さい場合、ｍは０に設定され、受け入れられる貨幣項目の計数が再開する（工程１６０）。ｑは、１と等しい場合はそれ以上に増加することはできず、したがってｑおよび対応する受入閾値の調整は停止し、評価装置が合わされる。
閾値ｔは可変であり、ｑとｍａｈＴの適合速度に影響を与える。
【００５６】
上記工程は各目標金種区分に対して平行して行うことも、または目標金種区分の一部だけに対して行うこともできる。異なる閾値ｔを異なる金種区分に対して使用することができる。同様に、目標金種区分は、受け入れられる金種区分の周知の偽造例を含む可能性がある。この場合、ｑとｍａｈＴは、周知の偽造例として拒絶される貨幣項目数を計数することなどの類似の方法で調整することができる。
【００５７】
本実施形態では、マハラノビスの計算は２つの独立した部分に分割される。しかし、この計算もさらに多くの部分に分割することができる。例えばベクトルＹ１またはＹ２の成分は、独立した部分に分割または再分割することができ、マハラノビスの計算は３つ以上の独立したマハラノビスの距離の合計として行うことができる。
【００５８】
前述の実施形態では、所与の紙幣を評価するためにマハラノビスの距離が使用される。しかし、マハラノビスの距離は、紙幣が１つまたは複数の金種区分の有効例かどうかを実際に決定することなく、紙幣を金種区分するために、すなわち供給された紙幣が属している可能性のある１つまたは複数の対象金種区分はどれかを決定するためにマハラノビスの距離を使用することもできる。金種区分のテストの後に、例えばマハラノビスの距離または別の評価テストを使用することのできるさらに厳密な評価テストを行うことができる。
【００５９】
前述の実施形態では、データ・ベクトルの成分の集合はローカル・データと絶対データであり、データ変換の結果としてその絶対データの貢献を加重することができる。別法として、元のデータ・ベクトルは、元のデータ・ベクトルを形成するように組み合わされた紙幣の異なるゾーンからのデータなどのデータ成分の異なる集合から構成することができ、１つのゾーンからのデータの貢献は、おそらくは累進的に加重される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光感知装置の略図である。
【図２】図１の構成で使用される光源配列のパワー・デリバリ構成を示す略図である。
【図３】紙幣評価装置の構成要素の側面図である。
【図４】分割したマハラノビスの計算で重み係数ｑを調整する方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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