(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複写される画像が紙幣かどうか検知する紙幣偽造防止検知器であって、
各テンプレートが前記複写される画像から形成される書類のエッジの配置方向を判定するための固定ポイントを少なくとも１つ含む複数のテンプレートを記憶する記憶手段と、
前記複写される画像の一部を検査し、前記一部が所定の画素強度配列を含むかどうか判定する検査手段と、
前記一部内の画素(ｘ，ｙ)を用いて候補ポイント(ｘo，ｙo)を
【数１】
0003825070.tif 000011
【数２】
0003825070.tif 000012
【数３】
0003825070.tif 000013
として求め (ただし、ｄＶ及びｄＨは画像の縦軸および横軸方向に隣り合った画素との強度差)、前記候補ポイント(ｘo，ｙo)に基づいて求められた前記一部の２次元モーメントに基づいて前記所定の画素強度配列の配置方向を決める配置方向判別手段と、
前記テンプレートを、前記配置方向判別手段によって決められた前記配置方向に従って、前記所定の画素強度配列と同方向に配置する配置手段と、
前記複数のテンプレートを、前記所定の画素強度配列と比較する対応手段と、
を含むことを特徴とする紙幣偽造防止検知器。
【請求項２】
請求項１に記載の紙幣偽造防止検知器において、
前記配置方向判別手段は、前記一部の２次元モーメントを、
【数４】
0003825070.tif 000014
として求めることを特徴とする紙幣偽造防止検知器。
【請求項３】
請求項２に記載の紙幣偽造防止検知器において、
前記配置方向判別手段は、前記所定の画素強度配列の配置方向を示す角度φを、
【数５】
0003825070.tif 000015
【数６】
0003825070.tif 000016
ただし、
【数７】
0003825070.tif 000017
として求めることを特徴とする紙幣偽造防止検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写される対象の画像が、１つまたは数種の前もって選択された紙幣のパターンを含んでいるかどうか判別する紙幣偽造防止検知器および検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー複写機を偽造紙幣作りに誤用するのを防ぐ動きは近年一層注目を引いている。カラー複写機が、偽造紙幣作りに誤用されているかどうかを判定するため、検出器は、公知の紙幣画像を複写対象物の画像と比較する。その際、問題となるのは、紙幣パターンの回転と移動に対して一定の方法でこのパターンを検出することが困難であるということである。すなわち、画像上、紙幣のパターンは任意の方向を向き、任意の位置にありうる。単一で無地の背景の場合、紙幣の配置方向と位置を特定することは比較的簡単なことである。しかし、複数の紙幣が画像に含まれている場合や、その紙幣が複雑な背景画像に組み込まれている場合は、配置方向と位置を特定することが困難になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に対応し、紙幣の回転および移動に対して一定の方法で紙幣のパターンを検知する紙幣偽造防止用パターン検知器を提供することである。
【０００４】
また、本発明のもう１つの目的は、複写対象が紙幣であることを検知し、またその紙幣の配置方向を検知する検知処理を、より正確で、より分析時間のかからないものとすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複写される画像が紙幣かどうか検知する紙幣偽造防止検知器であって、各テンプレートが少なくとも１つの所定の固定ポイントを含む複数のテンプレートを記憶する記憶手段と、前記複写される画像の一部を検査し、前記一部が所定の画素強度配列を含むかどうか判定する検査手段と、前記所定の画素強度配列の配置方向を決める配置方向判別手段と、前記テンプレートを、前記配置方向判別手段によって決められた前記配置方向に従って、前記所定の画素強度配列と同方向上に配置する配置手段と、前記複数のテンプレートを、前記所定の画素強度配列と比較する対応手段と、を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで「所定の画素強度配列」とは複写される画像中で画素値の強度が所定の配列になっている部分をいう。所定の配列とは例えば後述の実施形態に説明するように、隣接画素で画素値強度が大きく異なっている部分をいい、例えば所定のしきい値より大きく異なっているか否かを基準に検出される。この配列の検出では、例えば後述の実施形態で説明するように、隣接画素での画素値強度の変化を強調し、強調した結果に基づいて判断してもよい。
【０００７】
また「所定の画素値強度配列の配置方向」とは、上記の配列がどの向きに存在しているかの方向をいう。例えば上記例のように画素値強度の大きく異なる配列を所定の配列としている場合、この画素値強度が大きく変化する方向が上記配置方向に相当する。この配置方向は例えば複写される画像上の所定の座標軸に対する角度で表すことができる。
【０００８】
本発明の検知器によれば、それぞれのテンプレートが所定の固定ポイントを少なくとも１つもつ複数のテンプレートを記憶するメモリと、複写される画像の一部を検査してその一部に検知された固定ポイントが含まれているかどうか判定する検査構造と、検知された固定ポイントの配置方向を判別する配置方向判別構造と、検知された固定ポイントの配置方向に基づいて複数のテンプレートと検査された一部とを比較するマッチング構造とを提供することで、マッチング結果を基に複写される文書が紙幣であることを判別できる。その結果偽造紙幣の作成を防止することができ、上記の目的やその他の目的、特徴が達成される。またその検知方法も開示される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下詳細にわたって本発明の好適な実施の形態を説明する。但し本発明の適用対象は下記実施形態に限られるものではない。本発明は、当業者の技術力により適用可能な多くの検知および画像処理システムに適用されるものである。
【００１０】
本発明を、以下図３を参照しながら説明する。
【００１１】
カラー複写機が偽造紙幣作成に使用されようとしているかかどうか検知するため、まず以下に説明するように、検知に必要な情報をシステム外でサンプル紙幣を使って検知器１に取込む。すなわち紙幣の最初のサンプルからテンプレートを作成する。テンプレートは本検知器が比較に用いる原型パターンであり、本明細書において単にテンプレートという場合、ここで作成したテンプレートをいうものとする。上記サンプル紙幣には、複写され、偽造される疑いのある種類の紙幣が用いられる。ここでは、従来よりのサンプリングが低解像度で好適に実行される。
【００１２】
上記検知器１のデータ取込みでは、テンプレートのサンプリングと１つまたは数個の固定ポイントの選択が行われる。比較的真直なエッジで、好ましくは真直で長いエッジ上にある画素だけが固定ポイントとして採用される。固定ポイントは、複写対象たる未知の書類のエッジの配置方向を判定し、判定に応じた方向にテンプレートを向けるのに用いられる（後述において説明する）。それぞれのテンプレートに選ばれる固定ポイントの数に特に限度はない。前もって選択される固定ポイントの数が多いほど検知は正確であるが、それだけ分析の時間もかかることになる。
【００１３】
１ドル紙幣を１６ｄｐｉと３２ｄｐｉでサンプルしたとする。この解像度は、テンプレートを複写機で複写されようとしている対象物の画像と比較して、紙幣の存在を判別するのに十分な解像度である。このテンプレートをコンピュータメモリ２６（図２）に記憶し、後に未知の複写対象書類と画像比較するのに使う。
【００１４】
次に、複写機のプラッテン(platen)上に紙幣が載せられていることを検知する過程を説明する。スキャン部２０とプリント部２８を機能的に有するデジタルカラー複写機が図２に示されている。紙幣検知器１が、普通のビデオパス３０に平行に設けられている。データ処理器（ＣＰＵ）２２が、検知器１の機能を実行する。
【００１５】
未知の複写書類を含むプラッテンの画像が、複写機のスキャン部でスキャンされ、スキャンした画像の信号が検知器１へ伝送される。画像は、従来の方法を用いて、テンプレートの解像度でサンプルされ（図３、ステップＳ１）、イメージバッファ２１に記憶される。
【００１６】
スキャンされたカラー画像の情報は、通常４つあるいは３つのチャネルで組織化される。最もよく使われるチャネル、すなわちカラー空間は、ＲＧＢとＣＩＥＬＡＢである。ＲＧＢでは、３つのチャネルがそれぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の信号をもっている。ＣＩＥＬＡＢでは、Ｌ* チャネルが輝度情報を示し、ａ* およびｂ* チャネルが白色との混合度合い(chromanance imformation: 色差信号) を表す。もしＲＧＢ空間が使われる時は、３チャネルがすべて、１６ｄｐｉか３２ｄｐｉのどちらかの同一解像度でサンプルされる。一方、Ｌ* ａ* ｂ* 空間が使われる時は、ａ* およびｂ* チャネルがＬ* チャネルの半分の解像度でサンプルされる。すなわち、Ｌ* が１６または３２ｄｐｉで解像されれば、ａ* およびｂ* が、８または１６ｄｐｉでサンプルされることになる。
【００１７】
サンプルを取った後、プラッテンのカラー画像がスムーズ処理される（図３、ステップＳ２）。このスムーズ処理は、特定の領域内の画素の値を平均し、その平均値を中央画素に割り当てることによって行なわれる。例えば、３×３の画素からなるブロックに、値の異なる画素が含まれるとする。この９つの画素の平均を求め、中央画素に割り当てる。この割り当てられた値により、顕著な細かさをより抑えたパターンを提供する新しいバージョンのプラッテン画像が生成される。上記パターンにより、エッジ検知や配置方向判断における混乱が回避される（後述参照）。
【００１８】
このようにしてスムーズにされたプラッテン画像がブロックごとに検査される。このブロックは典型的には８×８画素からなる。またこれらのブロックは、重なりあう共通部分があっても差しつかえない。ＣＰＵ２２（図２）により、各ブロックが前もって選択されたテンプレート上の固定ポイントに対応する画素強度配置方向(pixel intensity orientation) を含んでいるかどうか検査される。画素にほとんど変化のない「安定したブロック」を、ブロック内にエッジが無いものとして、始めに無視することができる（図３、ステップＳ３）。残ったブロックにつき、ブロック内に含まれる、エッジの配置方向が判断される。エッジの強度と配置方向の判断は、スムーズ化されたスキャン画像のカラーチャネルのうちの１チャネルにだけ行なわれる。すなわち、ＲＧＢ空間ではＧチャネルで、ＣＩＥＬＡＢ空間ではＬ* チャネルで実行される。
【００１９】
紙幣画像には、エッジと間違いやすいきめの細かいテキスチャ(texture: 模様等) が含まれることがよくある。従って、エッジの強度および配置方向を判断する場合に、上記テキスチャの影響を低減することが大切である。画素（ｘ，ｙ）のエッジ強度は、下記の式から定められる。
【００２０】
【数１】
0003825070.tif 000002
ここで、ｄV およびｄH は、スムーズ化された画像の縦軸および横軸方向に隣り合った画素との強度差をそれぞれ表している。この式は大きな強度差を小さな強度差よりも強調するものである。大きな強度差は一般にエッジ成分を表しており、小さな強度差は通常はテキスチャ部分を表している。
【００２１】
ブロックのエッジ強度は、次の式で求められる。
【００２２】
【数２】
0003825070.tif 000003
ここで和は８×８ブロック全体について求められる。
【００２３】
このようにして求められたエッジ強度Ｗは、前もって選ばれたしきい値と比較される（図３、ステップＳ４）。加重されたエッジ強度がしきい値を超えているブロックは、主要なエッジを含んでいる。一方、エッジ強度が前もって選択されたしきい値を越えない場合は、そのブロックは無視され、次のブロックが検査される（図３、ステップＳ５）。
【００２４】
もし、あるブロックがエッジを含むことが判定される場合には、ブロックが記憶されたテンプレートと比較（対応）される前に、そのエッジの配置方向が決められなければならない（図３、ステップＳ６）。
【００２５】
以下、エッジ配置方向の判断（図３、ステップＳ６）の方法を、図４を参照しながら説明する。検知器が、紙幣偽造を正しく判定するには、配置方向の判断が信頼でき、比較的正確なものでなければならない。本発明では、正確で、ノイズによる影響の少ない２次モーメントに基づく方法が利用される。
【００２６】
まず、次式を計算して、固定ポイントに対応する候補を決める。
【００２７】
【数３】
0003825070.tif 000004
ここで、和は８×８ブロック全体について求められる（図４、ステップＳ１００）。次に、エッジの配置方向が、次の式より求められる（図４、ステップＳ１０３）。
【００２８】
【数４】
0003825070.tif 000005
ここで、
【数５】
0003825070.tif 000006
また、Ｍx 、Ｍy 、Ｍxyは次の式によって定義される２次モーメントである（図４、ステップＳ１０１）。
【００２９】
【数６】
0003825070.tif 000007
ここで和は、中心が（ｘ0 ，ｙ0 ）で、直径が８画素の円形領域全体で求められる。またεは、次のように定義される（図４、ステップＳ１０２）。
【００３０】
【数７】
0003825070.tif 000008
ここでεは、０から１の値をとる。
【００３１】
一旦配置方向が決められると、未知の複写対象書類のその部分とテンプレートとが比較される（図３、ステップＳ７）。比較対応（以下適宜マッチングという）の前に決定された配置方向に対応する方向にテンプレートをまず回転させ、固定ポイントの軸が、ブロックの主方向と一直線をなすようにする。この回転は、従来の方法で、次の式によって行なわれる。
【００３２】
【数８】
0003825070.tif 000009
ここで、（ｘ，ｙ）および（ｘ′，ｙ′）は、それぞれ回転前と回転後の画素の座標を表している。またφは、上記決定された方向の角度を表す。
【００３３】
上記ブロックとテンプレートの固定ポイントとの比較には公知の画像比較方法を採用することができる。例を挙げると、図１（ａ）は、既知の配置方向６を持つ前もって選択された固定ポイント４を含むテンプレートを表している。図１（ｂ）は、決定された配置方向１２を持つ処理対象のブロック１０を有するプラッテン画像に含まれたスキャンされた複写対象書類８を示している。テンプレート２の配置方向は、未知の複写書類の処理対象ブロック１０の配置方向に対応するように調節される。これは、図１（ｃ）に示されている。最後に、図１（ｄ）に示されるように、テンプレート２が、複写対象書類８とマッチングされる。
【００３４】
このマッチングにおいて、次式が用いられる。
【００３５】
【数９】
0003825070.tif 000010
ここで、ｖ（ｘ，ｙ）およびｔ（ｘ，ｙ）はそれぞれスムーズ化されたプラッテン画像およびテンプレート画像における（ｘ，ｙ）での強度値で、和はテンプレートのサイズ全体で求められる。このマッチングは、３つのチャネル全部で行なわれる。ｒの値は−１から１までで、１は完全な対応を表す。ｒの値が前もって選ばれたしきい値より大の場合は、正の対応とみなされる。
【００３６】
テンプレートと未知の複写書類間の正の対応より、紙幣が発見された場合は  （図３、ステップＳ８）、複写機またはプリンタ２８を停止したり、上記未知の複写書類を含むプラッテン画像の一部を最終の印刷画像より取り除き（図３、ステップＳ９）、操作が完了される（図３、ステップＳ１１）。もし紙幣が発見されず、まだ検査されるブロックが残っている場合は、ステップＳ４に戻り次のブロックを検査し（図３、ステップＳ１０）、そうでない場合は、操作が完了する（図３、ステップＳ１１）。
【００３７】
普通、紙幣偽造は不定期的に行われるので、負の対応の方が正の対応よりはるかに起こりやすい。演算時間を節約するため、数個のポイントから、テンプレート全体まで、また低解像度から高解像度へと階層的に上記マッチングが行なわれる（「高解像度」といっても相対的に高いという意味で、典型的には１インチあたり１６画素位となっている）。上記により、初期の段階で対応しないと認められた場合、即座に検査が中止される。大抵の場合、かなり信頼できる結果が、低解像度から得られる。高解像度は、単に最終確認のために用いられる。
【００３８】
エッジ配置方向判断は、そのエッジに直角方向のエッジ位置判断も提供している。さらに、低解像度でのテンプレートマッチングでは、僅かのシフトは感知されない。従って、低解像度では、移動に対する修正が必要とされない。めったにないのではあるが、高解像度のマッチングが必要な場合は、（平行）移動シフトが判断されるか、幾つかの異なる（平行）移動につきマッチングが実行される。
【００３９】
また、固定ポイントを多くとれば、検知の信頼性を高めることができる。大まかに言って、ｎを固定ポイント数、ｐを１固定ポイントあたりの検知ミス率とすると検知ミスの比率はｐn で与えられる。
【００４０】
本発明は、特定の実施形態を用いて説明されているが、多くの変形、代用、修正された方法が使用できることはいうまでもないことである。従って、本実施形態の意図は、説明を分かりやすくすることで、本発明を制限するものではない。本発明の思想と範囲内でいろいろな変化を加えることが可能である。
【００４１】
例えば、検知すべき紙幣が比較的小さなセット例えば米ドル紙幣に限定されている場合等には、処理の効率を高めるため、隅のポイント等のように、より複雑な固定ポイントを使うことができる。その他の変化された方法としては、異なったテンプレートを使ったマッチング技術、異なったエッジ配置方向判断手法、さらには固定ポイントの異なった組み合わせ手法等が挙げられる。このような変化は、検知すべきパターンに関し、検知の信頼性、複雑さ、速度、制限等に影響を与える可能性が大である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、検査手段と配置方向判断手段により複写される画像の中の所定の画素強度配列が検出され、さらにその配列の配置方向が検出される。そして検出した配置方向に従ってテンプレートを配置した上でテンプレートとのマッチングが行われる。以上より、複写される画像中での紙幣の回転や移動に対応し、一定の手法で紙幣のパターンを画像から検出することができる。また上記により、画像中に紙幣の他に複雑な背景画像が含まれている場合でも画像から紙幣を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  テンプレートと検知されたサンプルのマッチング過程を示す説明図である。
【図２】  本発明の検知器を示すブロック図である。
【図３】  本発明における検知処理を示すフローチャートである。
【図４】  本発明に基づいて配置方向判断過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  検知器、２  テンプレート、４  固定ポイント、６  配置方向、８  複写対象書類、１０  ブロック、２０  スキャン部、２１  イメージバッファ、２２ＣＰＵ、２６  メモリ、２８  プリント部、３０  ビデオパス。
【図１】
0003825070.tif 000018
【図２】
0003825070.tif 000019
【図３】
0003825070.tif 000020
【図４】
0003825070.tif 000021