СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И/ИЛИ ИСТИРАНИЙ КРАСКИ В ЗОНЕ ПЕРЕХОДОВ ЦВЕТОВ НА ЦЕННЫХ ДОКУМЕНТАХ И СРЕДСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
METHOD OF IDENTIFYING CONTAMINATION AND/OR WEARING OF INK IN COLOUR TRANSITION AREAS ON VALUABLE DOCUMENTS AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Настоящее изобретение относится к способу распознавания загрязнений и/или истирания краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа, к устройству для осуществления способа, к компьютерной программе для осуществления способа, а также к носителю данных с компьютерной программой.
Согласно изобретению под ценными документами подразумеваются предметы, выполненные в виде карт или, в особенности, в виде листов и имеющие, например, денежную стоимость или представляют собой удостоверение и поэтому обладают такими свойствами, которые создают исключительные сложности в изготовлении ценных документов посторонними лицами. Поэтому ценные документы снабжаются защитными признаками, которые не допускают их простого воспроизведения, прежде всего копирования, и наличие которых является признаком подлинности ценных документов, т.е. изготовления их на печатной фабрике, имеющей лицензию на их выпуск. Важными примерами таких ценных документов являются чип-карты, купоны, ордера, чеки и, прежде всего, банкноты.
Обычно с учетом требований к художественному оформлению для обеспечения отличимости и защиты от простого воспроизведения ценные документы имеют цветовое оформление, например более или менее сложные цветные узоры и/или цветные изображения и/или знаки и/или комбинации знаков или символов.
В процессе обращения ценные документы могут загрязняться. Согласно настоящему изобретению под загрязнением подразумеваются преимущественно изменение цветового оформления ценного документа, вызванное нанесением на ценные документы, соответственно внедрением в них веществ или облучением ценного документа электромагнитным излучением. Так, в частности, в качестве загрязнений ценные документы могут иметь пятна, возникшие, например, в результате преднамеренного или непреднамеренного смачивания ценных документов цветными или изменяющими цвет жидкостями, или цветные метки.
Кроме того, ценные документы могут также иметь места, краска на которых подверглась истиранию. Под истираниями краски ниже подразумеваются главным образом изменения цвета вследствие выцветания, износа печатной краски и/или смывания краски водой или иными растворителями красок ценного документа. Такие истирания краски могут иметь место преимущественно на банкнотах с полимерными подложками, когда печатные краски, которыми запечатаны банкноты, не обладают достаточной стабильностью сцепления с полимерными подложками.
С целью гарантирования различимости ценных документов и/или возможности их распознавания с определением подлинности пользователем, прежде всего также без применения технических устройств, необходимо иметь возможность распознавать загрязненные ценные документы. С учетом того факта, что ценные документы, например банкноты, находятся в обращении в большом количестве, желательным является их машинное, соответственно автоматическое распознавание.
Однако автоматическое распознавание загрязнений и/или истираний краски, выполняемое предпочтительно с высокой скоростью, осложняется тем, что на ценных документах встречаются переходы цветов, которые или соответствуют нормальному цветовому оформлению ценного документа или же вызваны наличием загрязнений и/или истираний краски, которые имеют место не на всей поверхности ценного документа. При этом переходы цветов не обязательно должны быть резкими, как, например, на участке контура(-ов) изображения на ценном документе, а могут быть также постепенными на заданном отрезке на ценном документе. По этой причине необходимо обеспечить возможность распознавания загрязнений и/или истираний краски.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой способ распознавания загрязнений и/или истираний краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа, который допускал бы его быстрое осуществление, и предложить средства для осуществления этого способа.
Эта задача решается с помощью способа распознавания загрязнений и/или истираний краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа заданного типа ценных документов, осуществляемого на основании обрабатываемых данных, воспроизводящих значения координат цвета элементов изображения в цветовом пространстве в зависимости от положения на участке ценного документа соответствующих элементам изображения зон на участке ценного документа и от эталонных данных, воспроизводящих заданное для ценных документов одного типа эталонное распределение значений координат цвета в цветовом пространстве в зависимости от эталонных положений на ценном документе указанного типа, причем для каждого из элементов изображения определяют, соответствуют ли соотнесенные с этим элементом изображения значения координат цвета в цветовом пространстве эталонному распределению цветов. При этом эталонное распределение цветов задано по меньшей мере одной заданной ограниченной (т.е. охваченной замкнутой линией) поверхностью отсчета, определяемой по меньшей мере одним заданным для указанного типа ценных документов линейным отрезком и заданным расстоянием от точек поверхности отсчета до указанного по меньшей мере одного линейного отрезка. При осуществлении способа положения элементов изображения, значения координат цвета которых были определены как соответствующие эталонному распределению, сравнивают с заданными эталонными положениями на ценном документе и в зависимости от результата сравнения устанавливают наличие или отсутствие загрязнения и/или истирания краски в зоне перехода цветов.
Задача изобретения решается также с помощью устройства для распознавания загрязнений и/или истираний краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа заданного типа, содержащего по меньшей мере один интерфейс для получения обрабатываемых данных, воспроизводящих значения координат цвета элементов изображения в цветовом пространстве в зависимости от положения соответствующих элементам изображения зон на участке ценного документа, и обрабатывающее устройство, выполненное с возможностью осуществления предлагаемого в изобретении способа на основании полученных через по меньшей мере один интерфейс обрабатываемых данных и эталонных данных, воспроизводящих заданное для ценных документов одного типа эталонное распределение значений координат цвета в цветовом пространстве в зависимости от эталонных положений на ценном документе указанного типа. Так, в частности, обрабатывающее устройство может быть выполнено с возможностью проверки для каждого из элементов изображения, соответствуют ли соотнесенные с этим элементом изображения значения координат цвета в цветовом пространстве эталонному распределению цветов, заданному по меньшей мере одной заданной ограниченной поверхностью отсчета в цветовом пространстве, определяемой по меньшей мере одним заданным для указанного типа ценных документов линейным отрезком и заданным расстоянием от точек поверхности отсчета до указанного по меньшей мере одного линейного отрезка. В этом случае обрабатывающее устройство выполнено с возможностью сравнения положений элементов изображения, значения координат цвета которых были определены как соответствующие эталонному распределению, с заданными эталонными положениями на ценном документе, а также с возможностью установления наличия или отсутствия загрязнения и/или истирания краски в зоне перехода цветов в зависимости от результата сравнения.
Таким образом, согласно изобретению для распознавания обусловленных загрязнениями или истираниями красок переходов цветов используются обрабатываемые данные, воспроизводящие, или описывающие, свойства элементов изображения, которые будучи собранными вместе соответственно их положению образуют изображение исследуемого участка. Обработанные данные описывают главным образом значения координат цвета в заданном цветовом пространстве для элементов изображения на заданном участке ценного документа в зависимости от положения на ценном документе участков ее поверхности, соответствующих положению элементов изображения.
В принципе при осуществлении способа вполне достаточно исследовать лишь один заданный участок ценного документа, однако предпочтительно исследовать несколько участков или весь ценный документ.
Участок должен быть в принципе лишь одномерным, соответственно должен иметь вид полоски, вследствие чего элементы изображения образуют лишь одну строку, соответственно столбец. Однако предпочтительным является регистрация двухмерного изображения плоского участка.
Значения координат цвета можно получать любым методом. Так, например, изображения можно регистрировать одновременно или последовательно в нескольких областях спектра, заданных предпочтительно в зависимости от используемого цветового пространства. Изображения можно регистрировать соответственно одновременно для всего участка. Вместе с тем, можно также регистрировать данные, для чего детекторную линейку (например, на приборах с зарядовой связью) и ценный документ перемещают друг относительно друга в перпендикулярном детекторной линейке направлении по заданной временнόй программе, например с заданной скоростью, и зарегистрированные построчно данные, относящиеся к элементам изображения, могут описывать изображение, соответственно составлять его. При этом значения координат цвета можно получать либо непосредственно путем задействования пригодных для выполнения этой задачи детектирующих устройств, либо после преобразования других полученных графических данных.
Соотнесение значений координат цвета и положения (т.е. установление отношения или связи между ними) может выполняться различными методами и, в частности, также в зависимости от метода определения значений координат цвета. Например, для каждого элемента изображения в качестве обрабатываемых данных можно использовать значения координат цвета и значения координат положения, воспроизводящие положение элемента изображения на ценном документе в подходящей координатной системе. Вместе с тем, при использовании изображений, отдельные элементы которых зарегистрированы в виде, например, матрицы, состоящей из строк и столбцов, и линейно сохранены в запоминающем устройстве в соответствии с их последовательностью при прохождении следующих друг за другом строк или столбцов, можно также использовать только положение в последовательности данных, относящихся к значениям координат цвета, для указания положения на ценном документе. Специалисту известны и другие возможности соотнесения значений координат цвета и положения.
Переходы цветов, в частности, вызванные загрязнениями или истираниями краски, определяют при осуществлении способа путем сравнения значений координат цвета, или соответствующих обрабатываемых данных, с эталонным распределением цветов. Эталонное распределение цветов, как и соответствующие эталонные положения, задано при этом для ценного документа определенного типа. При исследовании ценных документов, представляющих собой банкноты, их тип может быть задан, например, как тип валюты и номинал банкноты. Исследуемый ценный документ относится к заданному типу ценных документов, который, однако, не обязательно должен быть известен до проведения исследования. Исследование может проводиться с использованием эталонных распределений цветов для ценных документов различных типов. Однако при осуществлении способа, например, известным специалисту методом сначала определяют предпочтительно тип исследуемого ценного документа, благодаря чему необходимо выполнять лишь сравнение зарегистрированных данных с эталонным распределением цветов, относящимся к ценному документу установленного типа.
Эталонное распределение цветов базируется на ценных документах заданного типа. Однако оно не обязательно должно точно описывать состояние свеженапечатанного ценного документа заданного типа, т.е. непосредственно после изготовления и перед запуском в обращение; более того, эталонное распределение цветов должно также учитывать допуски, включающие обычно появляющиеся загрязнения и/или истирания краски, которые не влияют на результаты исследований. В этом случае используется лишь такое эталонное распределение цветов, которое допускает определенные отклонения от идеального состояния. Однако существует также возможность учитывать появление допустимых загрязнений и/или истираний краски путем использования определенного критерия, когда значения координат цвета соответствуют эталонному распределению цветов. При этом под распределением значений координат цвета может подразумеваться прежде всего то, что значения координат цвета могут располагаться в пределах заданного и тем самым задающего распределение объема цветового пространства.
С целью достижения высокой скорости обработки при осуществлении предлагаемого в изобретении способа эталонное распределение цветов задано по меньшей мере одной заданной ограниченной поверхностью отсчета в цветовом пространстве, определяемой по меньшей мере одним заданным для указанного типа ценных документов линейным отрезком в цветовом пространстве и заданным расстоянием от точек поверхности отсчета до указанного по меньшей мере одного линейного отрезка. Поэтому поверхность отсчета включает участок цветового пространства, на котором располагаются значения координат цвета элементов изображения, которые соответствуют тому переходу цветов, который имеется на исследуемом участке ценного документа, считающегося все еще пригодным к обращению, соответственно незагрязненным. Поверхность отсчета может задаваться только одним линейным отрезком. Вместе с тем, существует также возможность задавать поверхность отсчета несколькими отрезками, расстояние между которыми может быть больше или предпочтительно меньше заданного расстояния. Так, в частности, поверхность отсчета может задаваться полигональной линией в сочетании с заданным расстоянием, благодаря чему можно также отображать и распознавать сложные, заданные для ценного документа определенного типа переходы цветов, например переходы между тремя цветами.
Поэтому для каждого из элементов изображения определяют, соответствуют ли эталонному распределению цветов соотнесенные с этим элементом изображения значения координат цвета в цветовом пространстве. С этой целью можно использовать пригодный критерий, в который входят эталонные данные.
Преимущество сравнения этого типа и прежде всего представления поверхности отсчета состоит в том, что проверку на соответствие значений координат цвета эталонному распределению цветов можно проводить исключительно быстро и просто, поскольку геометрическая структура в цветовом пространстве является очень простой.
Неожиданно было установлено, что такой метод задания эталонного распределения цветов в важнейших цветовых пространствах очень хорошо применим, в частности, к ценным документам, представляющим собой банкноты. Этот факт вполне можно объяснить тем, что на банкнотах или в них не используются сколь-нибудь значительно насыщенные цвета.
Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять автоматически, в частности с задействованием соответствующего устройства. Используемое в предлагаемом в изобретении устройстве обрабатывающее устройство может быть выполнено в принципе как любая аналоговая, комбинированная аналогово-цифровая или чисто цифровая схема. Обрабатывающее устройство может также включать только так называемую вентильную матрицу, программируемую пользователем (FPGA), преимущество которой состоит в том, что соответствующие блоки могут быть настроены только путем предварительного программирования для осуществления способа, однако при его осуществлении функционируют как цифровая схема. Таким путем в мелкосерийном производстве можно поддерживать на низком уровне производственные расходы. Однако обрабатывающее устройство имеет предпочтительно по меньшей мере один процессор и запоминающее устройство, в котором хранится выполняемая процессором предлагаемая в изобретении компьютерная программа или программа, соответственно компьютерная программа, для осуществления предлагаемого в изобретении способа.
Соответственно, задача изобретения решается также с помощью компьютерной программы для распознавания загрязнений и/или истираний краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа заданного типа, включающей в себя инструкции для по меньшей мере одного процессора, при выполнении которых процессор осуществляет предлагаемый в изобретении способ, и, в частности, на основании обрабатываемых данных, воспроизводящих значения координат цвета элементов изображения в цветовом пространстве в зависимости от положения соответствующих элементам изображения зон на участке ценного документа и от эталонных данных, воспроизводящих заданное для ценных документов одного типа эталонное распределение значений координат цвета в цветовом пространстве в зависимости от эталонных положений на ценном документе указанного типа, определяет для каждого из элементов изображения, соответствуют ли соотнесенные с этим элементом изображения значения координат цвета в цветовом пространстве эталонному распределению цветов, заданному заданной ограниченной поверхностью отсчета, определяемой по меньшей мере одним заданным для указанного типа ценных документов линейным отрезком и заданным расстоянием от точек поверхности отсчета до указанного по меньшей мере одного линейного отрезка, сравнивает положения элементов изображения, значения координат цвета которых были определены как соответствующие эталонному распределению, с заданными эталонными положениями на ценном документе и в зависимости от результата сравнения устанавливает наличие или отсутствие загрязнения и/или истирания краски в зоне перехода цветов. Загрязнение и/или истирание краски в зоне перехода цветов проявляется собственно в том, что соответствующие значения координат цвета не соответствуют эталонному распределению цветов.
Такая компьютерная программа может храниться, в частности, в запоминающем устройстве предлагаемого в изобретении устройства.
Еще одним объектом изобретения является носитель данных, на котором хранится предлагаемая в изобретении компьютерная программа. В качестве носителей данных могут использоваться, в частности, оптические носители данных, такие, например, как компакт-диски (CD) или диски высокой плотности записи (DVD), магнитно-оптические носители данных, магнитные носители данных, такие, например, как жесткие диски и полупроводниковые запоминающие устройства, например электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства (ЭСППЗУ) или флэш-память, к содержимому которых можно получать доступ с задействованием соответствующего устройства компьютера.
Согласно изобретению под процессором подразумевается любой процессор, например микроконтроллер, или многоцелевой процессор, или цифровой процессор обработки сигналов, или комбинированное устройство, включающее в себя многоцелевой процессор, и/или цифровой процессор обработки сигналов, и/или микроконтроллер, и/или вентильную матрицу, программируемую пользователем. В таком случае компьютерная программа создана в расчете на использование с имеющимся процессором. Так, в частности, обрабатывающее устройство может иметь по меньшей мере одну вентильную матрицу, программируемую пользователем, которая запрограммирована таким образом, чтобы она могла осуществлять по меньшей мере отдельные стадии предлагаемого в изобретении способа. Тем самым можно повышать скорость исполнения компьютерной программы, поскольку при определенных условиях вентильная матрица, программируемая пользователем, может обеспечивать более высокую скорость выполнения определенных операций по сравнению с многоцелевым процессором или цифровым процессором обработки сигналов.
Преимущество применения программируемого обрабатывающего устройства состоит в том, что предлагаемое в изобретении устройство можно простым путем настраивать для обработки ценных документов новых типов.
Проверка значений координат цвета для элементов изображения на соответствие эталонному распределению цветов может проводиться в принципе любым образом. Однако при осуществлении способа для проверки значений координат цвета для элемента изображения на соответствие эталонному распределению цветов предпочтительно проверять, находится ли соответствующая значениям координат цвета точка в цветовом пространстве в пределах поверхности отсчета или за ее пределами. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении для проверки значений координат цвета для элемента изображения на соответствие эталонному распределению цветов процессор проверял, находится ли соответствующая значениям координат цвета точка в цветовом пространстве в пределах поверхности отсчета или за ее пределами. При этом необходимо проверять лишь одну из альтернатив, поскольку из того факта, что точка находится в пределах поверхности отсчета, т.е. на поверхности отсчета, следует, что эта точка находится не за пределами поверхности отсчета, и наоборот. Такую проверку можно проводить исключительно быстро.
Поверхность отсчета можно задавать в принципе любым образом, например, опорными точками или путем аппроксимации одно- или многомерными сплайнами или суммой ортогональных функций. Однако для проверки факта нахождения соответствующей значениям координат цвета точки в пределах поверхности отсчета или за ее пределами, соответственно для проверки того, соответствуют ли соотнесенные с соответствующим элементом изображения значений координат цвета эталонному распределению цветов, предпочтительно определять значение, которое воспроизводит расстояние от соответствующей значениям координат цвета точки до указанного по меньшей мере одного отрезка. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении для проверки факта нахождения соответствующей значениям координат цвета точки в пределах поверхности отсчета или за ее пределами, соответственно для проверки соотнесенных с соответствующим элементом изображения значений координат цвета эталонному распределению цветов, процессор определяет значение, которое воспроизводит расстояние от соответствующей значениям координат цвета точки до указанного по меньшей мере одного отрезка. Такое определение этого значения можно проводить исключительно быстро. Кроме того, требуется лишь незначительный объем памяти в запоминающем устройстве для хранения данных, описывающих эталонное распределение цветов, соответственно поверхность отсчета. При этом в качестве расстояния можно использовать прежде всего расстояние в метрике цветового пространства, предпочтительно евклидово расстояние. Вычисленное или определенное значение требует, однако, только отображения расстояния; определение расстояния требует собственно выполнения обычно сложных, соответственно медленно реализуемых операций, таких, например, как извлечение корня, в результате чего при использовании, например, квадрата расстояния в качестве значения, соответствующего расстоянию, можно значительно ускорить исполнение программы. Если эталонное распределение цветов задано с использованием двух или большего числа отрезков или полигональной линии, то в качестве критерия можно использовать то, что значения координат цвета для элемента изображения эталонного распределения цветов расположены от по меньшей мере одного из отрезков на таком расстоянии, которое меньше заданного расстояния. Путем использования критерия для максимально допустимого расстояния можно принимать решение в отношении соответствующей точки цветового пространства по вопросу, соответствует ли она эталонному распределению. Данные этой точки можно соответствующим образом обозначать или сохранять в запоминающем устройстве.
При осуществлении способа в принципе можно использовать любые цветовые пространства. Предпочтительно использовать цветовые пространства по меньшей мере с тремя измерениями, но можно также использовать цветовые пространства с бόльшим числом измерений. Помимо этого в качестве цветового пространства можно использовать также такое цветовое пространство, которое специально используется в конкретном блоке датчиков (сенсорном устройстве), используемом для регистрации обрабатываемых данных. Под цветовым пространством может подразумеваться любое другое пространство, в котором точки связаны путем биективного отображения соответственно с соответствующими точками в другом цветовом пространстве. Так, в частности, в качестве цветового пространства можно использовать, например, цветовое пространство, включающее красный, зеленый и синий цвета (RGB), или цветовое пространство, включающее цветовой тон, насыщенность и контрастность (HSI).
С целью облегчения переноса эталонного распределения цветов между различными устройствами при осуществлении способа в качестве цветового пространства предпочтительно использовать такое цветовое пространство, которое определено как независящее от типа используемого устройства. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении в качестве цветового пространства процессор использует такое цветовое пространство, которое задано как независящее от типа используемого устройства. Так, в частности, в качестве цветового пространства можно использовать, например, нормированное цветовое пространство, такое как предложенное МКО (Международной комиссией по освещению) цветовое пространство XYZ.
Способность загрязнения или истирания краски ухудшать или не ухудшать внешний вид ценного документа зависит от способности человека различать цвета. Поэтому при осуществлении способа в качестве цветового пространства предпочтительно использовать такое цветовое пространство, которое линеаризовано под восприятие человеком цветовых различий. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении в качестве цветового пространства процессор использует такое цветовое пространство, которое линеаризовано в отношении восприятия человеком цветовых различий. Под линеаризацией подразумевается прежде всего то, что координаты цветового пространства выбраны таким образом, чтобы визуально определяемые человеком-наблюдателем расстояния между цветами были приблизительно пропорциональны расстояниям между цветами в цветовом пространстве. Так, в частности, в качестве цветового пространства можно использовать, например, цветовое пространство, такое как Lab (предложенная МКО цветовая координатная система L*a*b) в одном из известных вариантов, цветовое пространство Hunter Lab или предложенное МКО цветовое пространство Luv. Преимущество использования таких цветовых пространств состоит в том, что критерий для определения соответствия значений координат цвета эталонному распределению цветов отличается простотой, однако может быть правильно сформулирован через расстояния в цветовом пространстве для фактического обращения человека с ценными документами.
Однако же в случае использования одного из указанных специальных цветовых пространств при осуществлении способа предпочтительно назначать заданное расстояние в зависимости от наименьшего расстояния между двумя значениями координат цвета в цветовом пространстве для цветов, которые заданный наблюдатель при заданных условиях рассматривания еще способен различить как разные цвета. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении процессор определяет расстояние в зависимости от наименьшего расстояния между двумя значениями координат цвета в цветовом пространстве для цветов, которые заданный наблюдатель при заданных условиях рассматривания еще способен различить как разные цвета. В качестве заданного наблюдателя можно рассматривать, в частности, также абстрактного наблюдателя, способность которого различать цвета задана в количественном отношении как среднее значение способностей различать цвета множества реальных людей. Так, например, главным образом при использовании предложенной МКО цветовой координатной системы Lab эталонное распределение цветов и указанный выше критерий можно выбирать таким образом, чтобы соответственно рассматривать значения координат цвета для элемента изображения как соответствующие эталонному распределению цветов в том случае, когда расстояние в цветовом пространстве от по меньшей мере одного отрезка или по меньшей мере одного из нескольких отрезков меньше того значения, которое представляет собой сумму заданного расстояния и значения ΔЕ, которое в зависимости от остроты требуемой разрешающей способности составляет от 1 до 2. Это значение можно выбирать большим, если необходимо учитывать также отклонения или искажения цветов, обусловленные технологическими допусками.
В принципе для ценных документов различных типов можно применять одно и то же заданное расстояние. Однако согласно одному из вариантов осуществления способа расстояние предпочтительно задавать в зависимости от типа ценных документов. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что при их выполнении процессор задает расстояние в зависимости от типа ценных документов. Преимущество этого варианта состоит в том, что для ценных документов различных типов можно определять соответственно различные критерии для допустимого загрязнения и/или истирания краски, благодаря чему можно повысить надежность оценки состояния ценных документов. При этом в зависимости от применения тип исследуемого или проверяемого ценного документа может быть указан путем ввода данных в устройство вручную или определен автоматически машиной, с которой это устройство соединено.
2
В принципе при осуществлении способа в качестве обрабатываемых данных можно использовать непосредственно полученные графические данные, при необходимости преобразованные (переведенные) в используемое цветовое пространство. Однако при осуществлении способа для формирования обрабатываемых данных предпочтительно использовать графические данные пикселей зарегистрированного изображения участка ценного документа, на основании которых возможно определение значений координат цвета и положений, и получать обрабатываемые данные для элемента изображения с использованием низкочастотной фильтрации графических данных. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что процессор при их выполнении для формирования обрабатываемых данных использует графические данные пикселей зарегистрированного изображения участка ценного документа, на основании которых возможно определение значений координат цвета и положений, и получает (определяет) обрабатываемые данные для элемента изображения с использованием низкочастотной фильтрации графических данных. Преимущество этого варианта проявляется на самых разнообразных ценных документах, например на банкнотах, имеющих исключительно тонкие узоры, благодаря тому, что при исследовании банкнот не требуется учитывать обусловленные тонким узором переходы цветов, вследствие чего облегчается распознавание загрязнений и/или истираний краски, площадь поверхности которых обычно составляет значительную величину, равную преимущественно более 0,5 мм. При выполнении низкочастотной фильтрации снижается предпочтительно пространственная разрешающая способность, т.е. уменьшается число элементов изображения в расчете на заданную площадь отображенной поверхности.
Предлагаемое в изобретении устройство предпочтительно можно использовать в комбинации с датчиком для определения графических данных пикселей. Поэтому еще одним объектом изобретения является также исследовательское устройство, имеющее датчик для регистрации графических данных пикселей, которые соответствуют определенным зонам на участке ценного документа, и соединенное с датчиком предлагаемое в изобретении распознающее устройство, предназначенное для передачи графических данных.
Так, в частности, при осуществлении способа для формирования обрабатываемых данных можно использовать графические данные пикселей зарегистрированного изображения участка, и на основе этих данных можно определять значения координат цвета и положения и формировать обрабатываемые данные для элемента изображения с использованием графических данных по меньшей мере двух пикселей. С этой целью в компьютерной программе инструкции составлены предпочтительно таким образом, что процессор при их выполнении для формирования обрабатываемых данных использует графические данные пикселей зарегистрированного изображения участка, на основании которых возможно определение значений координат цвета и положений, и формирует обрабатываемые данные для элемента изображения с использованием графических данных по меньшей мере двух пикселей. В частности, графические данные по меньшей мере двух пикселей, которые соответствуют одной и той же зоне ценного документа, такой как элемент изображения, можно использовать для выполнения локальной низкочастотной фильтрации, например для формирования при необходимости средневзвешенного значения. Зачастую такую локальную низкочастотную фильтрацию можно выполнять значительно быстрее по сравнению с нелокальной низкочастотной фильтрацией, которая может выполняться, например, также в пространственно-частотной области. Число используемых пикселей составляет более двух, при этом наиболее предпочтительно использовать по меньшей мере ближайшие друг к другу пиксели.
Если определены значения координат цвета, соответственно элементы изображения, которые соответствуют эталонному распределению цветов, то их положение, под которым, точнее говоря, может подразумеваться положение соответствующего элементам изображения участка поверхности банкноты, можно сравнивать с их эталонными положениями. Тем самым можно устанавливать, находится ли обнаруженный переход цветов на заданном месте.
Поскольку в общем случае можно варьировать положение исследуемого ценного документа относительно датчика, используемого для определения графических данных, до или после сравнения положений может проводиться преобразование положений элементов изображения или эталонных положений, благодаря чему достигается лучшее соответствие положений эталонным положениям.
Эталонные положения могут задаваться, например, как соответствующие значения координат положения. В этом случае для сравнения можно проверять, находятся ли установленные положения в пределах расстояния, заданного для этих эталонных положений. Однако эталонные положения можно также задавать как положения предпочтительно в двухмерной области. В этом случае для сравнения необходимо лишь определять, располагаются ли элементы изображения в пределах этой области.
Результат сравнения может заключаться в определении элементов изображения, координаты цветов которых соответствуют эталонному распределению и положения которых соответствуют эталонному распределению. В зависимости от результатов сравнения при осуществлении способа устанавливают, имеет ли место наличие или отсутствие загрязнения и/или истирания краски в зоне перехода цветов. С этой целью в принципе можно использовать любые критерии.
В качестве критерия для допустимого состояния ценного документа предпочтительно проверять такой критерий, который зависит от числа элементов изображения, которые были определены как соответствующие заданному переходу цветов, и/или от числа элементов изображения, которые были определены как не соответствующие этому переходу цветов. Так, например, может быть задано максимальное число элементов изображения, которые не соответствуют заданному переходу цветов. Критерий, в частности, также число могут задаваться в зависимости от типа ценных документов.
Следующим объектом изобретения является устройство для обработки ценных документов, имеющее предлагаемое в изобретении исследовательское устройство.
Помимо этого объектом изобретения является способ определения поверхности отсчета для предлагаемого в изобретении способа распознавания загрязнений и/или истираний краски, характеризующийся тем, что для заданного числа ценных документов заданного типа определяют соотнесенные с каждым из них обрабатываемые данные, воспроизводящие значения координат цвета элементов изображения в цветовом пространстве в зависимости от положения соответствующих элементам изображения зон на участке ценного документа, на основании обрабатываемых данных определяют первые компоненты, воспроизводящие средние значения по координатам цветов, и компоненты матрицы в указанном цветовом пространстве или в другом цветовом пространстве, воспроизводящие корреляции между координатами цветов, определяют данные направлений, которые определяют собственные векторы, соответствующие обоим наибольшим собственным значениям матрицы, на основании данных направлений определяют данные, определяющие линейный отрезок, таким образом, что середина отрезка определяется средними значениями, а направление отрезка определяется направлением первого собственного вектора, и определяют длину отрезка и заданное расстояние до отрезка в зависимости, соответственно, от наибольшего собственного значения и второго по величине собственного значения или от величины, воспроизводящей корреляцию вдоль отрезка и наибольшую корреляцию в подпространстве перпендикулярно отрезку. При этом подпространство имеет на одно измерение меньше по сравнению с первоначальным цветовым пространством, однако может являться его производной величиной, полученной в результате биективного преобразования.
Этот способ позволяет простым путем определять поверхность отсчета, соответственно задающие ее данные. При этом в качестве основы можно задавать ценные документы заданного типа. Помимо этого задают по меньшей мере участок ценных документов, который впоследствии используется также при распознавании загрязнений и/или истираний краски.
Согласно первой альтернативе в качестве компонентов матрицы можно определять и использовать компоненты корреляционной матрицы.
Вместе с тем, в качестве компонентов матрицы можно также определять и использовать компоненты ковариантной матрицы.
Для определения собственных значений определенные или зарегистрированные значения координат цвета в принципе можно использовать как обрабатываемые данные, соответственно как часть обрабатываемых данных. Однако может оказаться предпочтительным преобразовывать обрабатываемые данные путем преобразования координат цвета сначала в другое цветовое пространство, которое, например, не зависит от применяемого устройства. В частности, для определения компонентов, воспроизводящих средние значения, и компонентов, воспроизводящих корреляции между координатами цветов, можно использовать обрабатываемые данные, которые представляют собой координаты цветов в цветовом пространстве Lab.
Данные, задающие или описывающие поверхность отсчета, в принципе могут быть сохранены в запоминающем устройстве для цветового пространства, используемого для ее определения. Данные, задающие поверхность отсчета, можно сохранять в запоминающем устройстве в виде преобразованных значений, соответствующих цветовому пространству, которое в последующем используется также для распознавания загрязнений и/или истираний краски.
Несмотря на то что описанные выше варианты осуществления способа относятся к цветам в более узком смысле, т.е. к видимой области спектра, цветовое пространство может также включать по меньшей мере одно измерение для невидимого оптического излучения, например, инфракрасного излучения в заданном диапазоне длин волн и, следовательно, может быть, например, четырехмерным пространством.
Ниже изобретение более подробно описано на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичный вид машины для обработки банкнот,
на фиг.2 - схематичный вид оптического датчика и блока обработки значений оптической плотности цвета в управляющем и обрабатывающем устройстве машины для обработки банкнот, показанной на фиг.1,
на фиг.3 - схематичный вид фрагмента с направления падающего пучка лучей трех детекторных линеек машины для обработки банкнот, показанной на фиг.1,
на фиг.4 - схематичный вид представляемого в качестве примера исследуемого ценного документа, представляющего собой банкноту,
на фиг.5 - схематичный вид перехода цветов, выраженного за счет плотности расположения точек,
на фиг.6 - схема определения значений координат цвета элементов изображения, относящихся к показанному на фиг.5 переходу цветов и представляемых в цветовой координатной системе Lab,
на фиг.7 - предельно упрощенная схема осуществления способа распознавания переходов цветов, который может осуществляться показанной на фиг.1 машиной для обработки банкнот,
на фиг.8 - схема определения значений координат цвета элементов изображения, относящихся к показанному на фиг.5 переходу цветов и представляемых в цветовой координатной системе RGB (красный, синий, зеленый), и
на фиг.9 - схематичный вид поверхности отсчета в цветовой координатной системе Lab для двух переходов цветов, для которых один цвет является общим.
На фиг.1 схематично показано устройство 10 для определения состояния ценных документов, представляющее собой в этом варианте машину для обработки банкнот, предназначенную в том числе для определения состояния ценных документов 12 в виде банкнот. Устройство 10 имеет загрузочный карман 14, в который помещаются обрабатываемые ценные документы 12, узел 16 поштучного отделения ценных документов от стопки (листоотделитель), способный извлекать отдельные ценные документы 12 из загрузочного кармана 14, транспортировочное устройство 18 со стрелкой 20 и расположенный за стрелкой 20 приемный узел или лоток 26, а также шреддер 28 для уничтожения банкнот. Вдоль заданного транспортировочным устройством 18 пути 22 транспортировки перед стрелкой 20 и за узлом 16 поштучного отделения ценных документов от стопки расположен узел 24 датчиков (сенсорное устройство), предназначенный для определения свойств поштучно подаваемых ценных документов 12 и для формирования сигналов, отображающих уровень измеряемых свойств. Управляющее и обрабатывающее устройство 30 соединено по меньшей мере с узлом 24 датчиков и стрелкой 20 сигнальными проводами и предназначено для обработки сигналов датчиков узла 24 датчиков и управления по меньшей мере стрелкой 20 в зависимости от результата обработки сигналов датчиков.
Для выполнения своих функций узел 24 датчиков имеет по меньшей мере один датчик; в этом варианте предусмотрено три датчика, т.е. первый датчик 32, который в этом варианте представляет собой оптический датчик для определения цветовых свойств и регистрирует отраженное от ценного документа оптическое излучение, второй датчик 34, который в этом варианте представляет собой также оптический датчик для определения особых спектральных защитных признаков ценных документов и также регистрирует отраженное от ценного документа оптическое излучение, и третий датчик 36, который в этом варианте представляет собой акустический датчик, а точнее говоря, ультразвуковой датчик и регистрирует поступающие от ценного документа, прежде всего прошедшие через него ультразвуковые сигналы.
В соответствии со своими функциями датчики 32, 34 и 36 определяют свойства проходящего мимо них ценного документа, относящиеся к определяемым положением датчиков относительно ценного документа сканируемым участкам на ценном документе с формированием соответствующих сигналов. При этом каждый из датчиков может иметь в отличие от других датчиков собственное пространственное разрешение, т.е. размеры и распределение проверенных сканируемых участков на ценном документе могут варьироваться в зависимости от положения конкретного датчика и заданной скорости транспортировки. При этом каждому из сканируемых участков поставлено в соответствие такое место, которое отображает положение сканируемых участков для соответствующего датчика друг относительно друга и/или относительно ценного документа.
Путем обработки аналоговых или цифровых сигналов датчиков 32, 34, 36 управляющее и обрабатывающее устройство 30 определяет по меньшей мере одно свойство по меньшей мере одного сканируемого участка и/или по меньшей мере одно свойство ценного документа из свойств, существенно важных для проверки состояния банкнот. Согласно изобретению предусмотрено проверять предпочтительно несколько таких свойств. Помимо этого на основе сигналов датчика 34 проверяется подлинность ценных документов. Свойства ценного документа характеризуют состояние ценных документов, представляющее собой в рассматриваемом варианте состояние банкнот, определяющее их пригодность к дальнейшему хождению, соответственно нахождению в обороте, т.е. пригодность к дальнейшему использованию в качестве платежного средства. В этом варианте соответствующие свойства ценного документа означают прежде всего наличие загрязнений и/или истираний краски или пятен, а также наличие разрывов, клейких лент, загибов углов и/или отверстий и/или отсутствие компонентов ценных документов. Эти свойства ценного документа могут определяться в зависимости от сигналов лишь одного из датчиков 32 или 34 или по меньшей мере двух датчиков.
Для решения этой задачи наряду с соответствующими интерфейсами для датчиков управляющее и обрабатывающее устройство 30 имеет прежде всего процессор 38 и связанное с процессором 38 запоминающее устройство 40, в котором хранится по меньшей мере одна компьютерная программа с программным кодом, при выполнении которого процессор 38 управляет устройством, соответственно обрабатывает сигналы датчиков главным образом для определения общего состояния проверенного ценного документа и в соответствии с полученным результатом обработки сигналов подает команду транспортировочному устройству 18.
Так, в частности, управляющее и обрабатывающее устройство 30, а точнее говоря, его процессор 38, после определения свойств ценного документа может проверить критерий общего состояния ценного документа, включающий в себя по меньшей мере одно из свойств ценного документа, соответственно зависящий от по меньшей мере одного их свойств ценного документа. В критерий могут входить преимущественно также заданные эталонные данные, которые определяют все еще допустимое состояние ценного документа и хранятся в запоминающем устройстве 40. Общее состояние ценного документа может характеризоваться, например, двумя категориями: "все еще пригодный к обращению", соответственно "пригодный к обращению" или "подлежит уничтожению". В зависимости от выявленного состояния управляющее и обрабатывающее устройство 30, прежде всего его процессор 38, подает транспортировочному устройству 18, а точнее говоря, стрелке 20, такую команду, в соответствии с которой стрелка направляет проверенный ценный документ в соответствии с его выявленным общим состоянием для выклада в приемный узел или лоток 26 или для уничтожения в шреддер 28.
Для начала процесса обработки ценных документов 12 помещенные в загрузочный карман 14 в виде стопки или по отдельности ценные документы 12 отделяются поштучно от стопки предназначенным для этого устройством 16 и поштучно подаются в транспортировочное устройство 18, которое поштучно транспортирует ценные документы 12 в узел 24 датчиков. Этот узел регистрирует по меньшей мере одно свойство ценных документов 12, и формируются сигналы датчиков, отображающие свойство ценного документа. Управляющее и обрабатывающее устройство 30 принимает сигналы датчиков, в зависимости от них определяет состояние и подлинность соответствующего ценного документа и в зависимости от результата подает стрелке 20 такую команду, в соответствии с которой, например, все еще пригодные к обращению ценные документы направляются в приемный лоток 26, а подлежащие уничтожению ценные документы направляются в шреддер 28 для уничтожения.
Для определения наличия липких лент на ценных документах 12 может использоваться, например, датчик 36. Для оценки состояния банкнот на основе сигналов датчика 36 управляющее и обрабатывающее устройство 30 может определять, например, количество или суммарную длину, соответственно общую площадь, липких лент.
Для определения общего состояния банкнот управляющее и обрабатывающее устройство 30 использует уже упоминавшийся критерий, в который может входить по меньшей мере одно из свойств. Отдельные значения могут связываться предпочтительно, например, с критерием, например, с использованием линейной комбинации. Затем для определения общего состояния банкнот управляющее и обрабатывающее устройство 30 сравнивает линейную комбинацию свойств, характеризующих состояние банкнот, с заданным значением и принимает решение по вопросу, например, является ли состояние банкнот хорошим или плохим, т.е. пригодны ли они к дальнейшему обращению или нет. Тем самым становится возможным квалифицировать состояние как плохое той банкноты, которая имеет не только значительное загрязнение и/или истирание краски, которые, однако, как таковые отдельно не могут стать причиной квалификации состояния банкноты как плохого, но и дополнительно имеет, например, только несколько пятен и/или разрывов и т.д.
На фиг.2 и фиг.3 более подробно показан датчик 32, рассчитанный на пространственно-разрешенную (с привязкой к координатам в пространстве) регистрацию цветов ценных документов 12. Этот датчик лишь кратко представлен в последующем описании, а более подробно он описан в заявке WO 2006/018283, которая в этом отношении в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки. Датчик 32 выполнен как однострочный датчик (например, на приборах с зарядовой связью), мимо которого для регистрации изображения с постоянной скоростью транспортируется ценный документ. В процессе транспортировки ценного документа датчик 32 регистрирует растровые изображения, которые в соответствии с построчной последовательностью их регистрации вместе образуют двухмерное изображение ценного документа.
Датчик 32 имеет источник 42 света для освещения ценного документа 12 оптическим излучением 44 в видимой области спектра, предпочтительно белым светом. По ходу лучей оптического излучения 44 необязательно расположена не показанная конденсорная оптика для фокусировки испущенного оптического излучения 44. Для регистрации отраженного от ценного документа 12 оптического излучения, называемого далее также детектируемым излучением, предусмотрено устройство 46 для распознавания и регистрации цвета.
Устройство 46 для распознавания цвета имеет диафрагму 48, расположенную по ходу детектируемого излучения, предназначенную для ограничения поля изображения и образующую входную щель, и матрицу из самофокусирующихся линз 50, от которой на фиг.2 представлена в качестве примера только одна линейка, которая в свою очередь представлена лишь крайней линзой. Самофокусирующиеся линзы 50 направляют детектируемое излучение на спектральное диспергирующее устройство 52, которое разлагает оптическое излучение на спектральные составляющие, которые в соответствии с их спектральным составом распространяются в различных направлениях в пространстве. Не показанная на чертежах для сохранения их наглядности детектирующая оптика фокусирует спектральные составляющие на обеспечивающее пространственное разрешение детектирующее устройство 54, имеющее несколько соответствующих числу детектируемых цветов, в этом варианте равному трем, и расположенных параллельно входной щели линеек 56, 58 и 60 детектирующих элементов, которые называются также детекторными линейками, регистрируют интенсивность спектральных составляющих вдоль соответствующей строки и формируют соответствующие сигналы детектирования.
Расположенная вблизи проверяемого ценного документа 12 диафрагма 48 образует преимущественно входную щель, ширина которой составляет от 0,1 до 0,2 мм, а обычная длина задается соответственно равной ожидаемой ширине ценных документов, представляющих собой в этом варианте банкноты, и составляет от 10 до 200 м, предпочтительно примерно 100 мм.
Под самофокусирующимися линзами 50 обычно подразумеваются цилиндрические оптические элементы из такого материала, который характеризуется показателем преломления, параболически уменьшающимся в радиальном направлении от оптической оси цилиндра. Благодаря использованию таких линз 50 на диспергирующее устройство 52 отображается не зависящее от расстояния между ценным документом и рисунком и не требующее юстировки получаемое в масштабе 1:1 изображение исследуемого отдельного участка ценного документа 12.
В качестве диспергирующего устройства 52 может использоваться, например, дифракционный элемент, такой как оптическая решетка. Однако согласно этому варианту используется призма из кронгласа, преломляющий угол которой составляет примерно 60°. Диспергирующее устройство 52 расположено таким образом, чтобы спектральные составляющие проходили параллельно той плоскости, которая располагается практически под прямым углом к направлению входной щели.
Для обеспечения детектирования спектральных составляющих вдоль строки с привязкой к координатам исследуемого места используется детектирующее устройство 54, которое для формирования графических данных, отображающих цвета исследуемого ценного документа, соединено с устройством 62 для обработки цветов, т.е. с устройством, которое согласно первому варианту осуществления изобретения предназначено для распознавания загрязнений и/или истираний краски в зоне переходов цветов и в этом варианте встроено в управляющее и обрабатывающее устройство 30, что, однако, не является обязательным условием.
Детекторные линейки 56, 58 и 60 размещены на общем для них носителе 63, для сохранения наглядности чертежей показанном лишь на фиг.3.
В направлении строк протяженности детекторные линейки 56, 58 и 60 имеют постоянную величину. Ширина детектирующих элементов одной строки, т.е. протяженности в направлении строк, и расстояние между ними в направлении строк являются соответственно постоянными, заданы необходимой разрешающей способностью и в этом варианте составляют примерно 0,2 мм для разрешающей способности, равной 125 точкам на дюйм.
С целью обеспечения возможности для практически непосредственного получения сигналов детектирования, которые в наибольшей степени соответствуют светочувствительности глаз человека, детекторные линейки 56, 58 и 60 выполнены отличающимися друг от друга величиной высоты h детектирующих элементов соответствующей строки, т.е. их протяженностью в направлении, перпендикулярном направлению строки (см. фиг.3). Благодаря этому детектирующие элементы различных строк регистрируют согласно своей высоте различные по ширине спектральные диапазоны, вследствие чего оказывается соответственно различное влияние на спектр чувствительности детектирующего устройства 54. Для выбора положения спектральных полос расстояния d между детекторными линейками 56, 58 и 60 могут отличаться друг от друга. Высоты детектирующих элементов и расстояния между детекторными линейками в направлении пространственного рассеяния спектральных составляющих, т.е. перпендикулярно направлению строк, выбраны таким образом, чтобы обеспечить такое детектирование, которое по меньшей мере приблизительно соответствует цветочувствительности глаз человека, соответственно чтобы зарегистрированный спектр по меньшей мере приблизительно соответствовал цветочувствительности глаз человека.
Отдельные детекторные линейки могут выполняться, например, на кремнии. При этом для приближения к цветочувствительности глаз человека для определения спектральных компонентов из синей и инфракрасной областей спектра детекторные линейки 56, 58 и 60 должны иметь сравнительно большую высоту, поскольку кремний обладает меньшей чувствительностью к излучению в этих диапазонах длин волн по сравнению с другими диапазонами длин волн.
факт.
треб.
Дополнительной подгонки к цветочувствительности глаз человека можно добиться путем весовой оценки зарегистрированных спектральных составляющих в зависимости или независимо от геометрии детекторных линеек 56, 58 и 60 в устройстве 62 для обработки цветов. Весовую оценку спектральных составляющих можно выполнять индивидуально преимущественно в зависимости от их интенсивностей с использованием мультипликативных весовых факторов, при этом весовые факторы зависят от спектра, к которому должно выполняться приближение. При этом, например, кремниевый детектор определяет, что значение интенсивности спектральной составляющей в красной области спектра в целом имеет величину I, а значение интенсивности должно иметь величину I. После этого для калибровки весовой фактор заранее устанавливается таким образом, чтобы с использованием весового фактора зарегистрированное значение интенсивности превращалось в калиброванное значение. Эта подгонка выполняется для всех регистрируемых спектральных составляющих при калибровке всего устройства.
В этом случае исходят из того, что после калибровки устройство 62 для обработки цветов может вырабатывать из сигналов детектирования детекторных линеек 56, 58 и 60 описывающие полученные изображения графические данные, которые могут использоваться с хорошим приближением в качестве координат цвета в стандартном предложенном МКО цветовом пространстве XYZ.
Для регистрации цветного изображения на ценном документе 12 последний транспортируется мимо устройства 46 для распознавания цвета с постоянной скоростью, и детекторные линейки 56, 58 и 60 регистрируют через постоянные промежутки времени данные интенсивностей с привязкой к координатам каждой конкретной исследуемой точки и определением ее цвета. Данные интенсивностей представляют собой полученные графические данные, которые описывают свойства пикселей растрового изображения, которое отображает сканированный устройством 46 для распознавания цвета, имеющий форму ячейки или ячеистый участок ценного документа 12. Затем путем последовательного составления растровых изображений в соответствии с временной последовательностью сканирования, т.е. соответствующей постановки в соответствие графических данных, получают изображение ценного документа, состоящее из пикселей.
Для осуществления способа распознавания переходов цветов на исследуемых ценных документах используется устройство 62, которое, как уже указано выше, интегрировано в управляющее и обрабатывающее устройство 30. Для распознавания переходов цветов в запоминающем устройстве 40 хранится компьютерная программа, при выполнении которой процессор 38 осуществляет описанный ниже, проиллюстрированный на фиг.7 способ. При этом процессор 38 образует с использованием соответствующего программного модуля компьютерной программы интерфейс для получения обрабатываемых данных, который на чертежах не представлен в явном виде.
Способ основывается в том числе на следующих принципах, которые в качестве примера проиллюстрированы на фиг.4 применительно к банкноте 64 как к ценному документу 12. Банкнота 64 имеет участок 65 с изображением, имеющий поверхности различных цветов.
На исходной свеженапечатанной подлинной банкноте 64 заданного типа находится прежде всего участок 66, на котором имеется переход цветов от первого цвета, представляющего собой темно-лиловый цвет, ко второму цвету, представляющему собой светло-желтый цвет. На фиг.5 часть перехода цветов показана еще раз с использованием черных точек, которые предназначены для отображения долей темно-лилового цвета.
Если разделить заданный для банкноты определенного типа участок 66 на квадратные отдельные элементы 68 изображения, которые полностью покрывают без наложения друг на друга участок 66, то каждому из элементов изображения можно поставить в соответствие значения координат цвета, соответственно представленную этими координатами цветную точку в цветовом пространстве, представляющем собой в этом варианте предложенную МКО цветовую координатную систему Lab как не зависящее от применяемых устройств определенное цветовое пространство, которое линеаризовано под восприятие цветовых разнотонов глазами человека, и соответствующее место, соответственно соответствующее положение на ценном документе 12.
1
2
В определенном представлении цветных точек участка 66 в координатной системе цветового пространства (см. фиг.6) цветные точки располагаются с хорошим приближением на отрезке 70, который соединяет две конечные точки Т и Т, которые соответствуют цветам, между которыми имеет место переход цветов.
Так, в частности, отличительный участок цветового пространства можно задать отрезком 70, а точнее говоря, его конечными точками и наименьшим расстоянием Δе, которое выбрано таким образом, чтобы заданные точки отстояли от отрезка на расстоянии, не превышающем наименьшего расстояния. Отрезок и наименьшее расстояние Δе определяют ограниченную поверхность в цветовом пространстве.
При наличии лишь незначительных и равномерно распределенных загрязнений и/или истираний краски банкноты, которые все еще допускают дальнейшее нахождение банкноты в обращении, зарегистрированные цветные точки располагаются не в пределах поверхности и преимущественно точно на отрезке 70, а на определенном расстоянии от них. Если это расстояние характеризуется лишь незначительной величиной, то при рассматривании банкноты не обнаруживается или обнаруживается лишь незначительное отклонение от внешнего вида свеженапечатанной банкноты. Для количественной оценки можно использовать, например, такой критерий, согласно которому зарегистрированная цветная точка не обозначает какое-либо существенное отклонение в цветовом пространстве, когда ее расстояние от отрезка 70 меньше заданного наибольшего расстояния ΔЕ, представляющего собой в этом варианте наибольшее расстояние, равное 2. При этом наибольшее расстояние меньше Δе, которое нет необходимости принимать в расчет согласно этому варианту при распознавании, но которое играет роль лишь при выборе ΔЕ. Если расстояние больше, то можно обнаруживать заметное отклонение цвета, из-за чего банкнота перестает быть пригодной к дальнейшему обращению, поскольку в противном случае глаза человека обнаруживали бы значительные отклонения цветов по сравнению с цветами свеженапечатанных банкнот. Согласно другому варианту осуществления изобретения наибольшее расстояние ΔЕ может определяться как сумма Δе и еще одного значения, которое представляет минимальное расстояние между двумя цветными точками в цветовом пространстве, которые при рассматривании человек все еще может различать как разные точки.
С целью обеспечить возможность определять, находится ли цветная точка в пределах наибольшего расстояния, определяется эталонное распределение цветов для цветных точек, соответственно для соответствующих значений координат цвета заданного участка свеженапечатанного ценного документа, соответственно свеженапечатанной банкноты заданного типа. Это распределение задано ограниченной поверхностью 72 отсчета, которая может задаваться наибольшим расстоянием и отрезком, например, его конечными точками, и ее точки отстоят прежде всего точно на наибольшем расстоянии от отрезка 70. Цветные точки, находящиеся в пределах или на поверхности 72 отсчета, соответствуют эталонному распределению цветов, а другие точки ему не соответствуют.
Помимо этого следует также отметить, что соответствующие соответствующим эталонному распределению цветов цветным точкам элементы изображения распределены на участке банкноты также соответственно эталонным положениям, заданным для банкноты заданного типа.
Таким образом, если при исследовании банкноты заданного типа цветные точки обнаруживаются за пределами поверхности отсчета, то этот результат следует интерпретировать как следствие наличия на банкноте загрязнений и/или истираний краски. Цветные же точки в пределах или на поверхности отсчета относятся к переходу цветов на участке банкноты заданного типа, когда их местное распределение соответствует местному эталонному распределению, заданному эталонными положениями цветов.
Для обеспечения возможности для быстрого осуществления способа оказывается целесообразным для цветной точки лишь определять, отстоит ли она от отрезка 70 на таком расстоянии, которое меньше наибольшего расстояния ΔЕ.
1
1
1
При этом следует различать два случая. Если цветная точка Ррасполагается таким образом, что проходящий через цветную точку перпендикуляр отсекает от проходящей соосно с отрезком прямой некоторый отрезок, то расстояние между цветной точкой Р и основанием перпендикуляра представляет собой искомое расстояние (см. цветную точку P на фиг.6).
2
1
2
Если же перпендикуляр не пересекает отрезок (см. цветную точку Р на фиг.6), то в качестве расстояния от цветной точки до отрезка следует использовать меньшее из двух расстояний от цветной точки до конечных точек Т и Т отрезка.
1
1
2
2
Расстояние от точки Р с вектором р цветового пространства из начала координат цветового пространства, соответственно системы координат цветового пространства до точки Р отрезка с конечными точками T (с вектором tцветового пространства) и Т (с вектором t цветового пространства) может быть определено как длина указанного ниже вектора D расстояния:
,
где
2
1
представляет собой единичный вектор в направлении t-t.
2
2
Если величина ΔЕ обозначает наибольшее расстояние, то цветная точка соответствует эталонному распределению цветов, когда выполнен критерий для максимально допустимого расстояния D<(ΔЕ).
В этом примере для упрощения предлагается исходить из того, что для ценных документов всех заданных типов участок выбирается таким образом, чтобы на этом участке имелся лишь один заданный переход цветов. В общем случае можно исследовать несколько участков; если при этом на по меньшей мере одном из участков обнаруживается отсутствие одного перехода цветов, заданного для этого участка, то ценный документ отбраковывается как непригодный для дальнейшего обращения. Согласно этому первому варианту способ осуществляется указанным ниже образом (см. фиг.7).
На шаге S10 сначала регистрируют изображение участка ценного документа. С этой целью ценный документ транспортируют с постоянной в этом варианте скоростью транспортировки мимо устройства 46 для распознавания цвета, главным образом детектирующего устройства 54; в процессе этого перемещения через заданные в зависимости от скорости транспортировки промежутки времени с задействованием линеек детекторных элементов, соответственно детекторных линеек 56, 58 и 60, регистрируют графические данные, которые описывают полученные изображения и которые применительно к каждой детекторной линейке характеризуют цвета пикселей, которые при их размещении в соответствии с последовательностью их регистрации образуют изображение исследуемого участка ценного документа. Таким образом, графические данные пикселя включают в себя цветовые координаты, представляющие собой в этом варианте значения координат цвета в предложенном МКО цветовом пространстве XYZ, а также место нахождения, соответственно положение, пикселя на банкноте.
Эти графические данные на шаге S12 подвергают низкочастотной фильтрации. В этом варианте с этой целью соответственно для выбранного пикселя значения каждой из координат цвета заменяют средней величиной значений соответствующей координаты цвета выбранного пикселя и пикселя(-ей) на заданном усредненном расстоянии. В данном случае, например, соответственно для выбранного пикселя могут заменяться значения каждой из координат цвета средней величиной значений соответствующей координаты цвета пикселей в том квадрате, в центре которого находится выбранный пиксель. Длина стороны квадрата задается в единицах, равных длине сторон пикселя, и составляет в этом варианте по меньшей мере 5 пикселей. Эта низкочастотная фильтрация позволяет распознавать тонкие линии, цвет которых отличается от цвета соседних с ними участков, не как отдельные переходы цветов. Такие переходы цветов собственно не имеют значения для исследования состояния банкнот.
На шаге S14 подвергнутые низкочастотной фильтрации графические данные пикселей преобразуют в обрабатываемые данные, описывающие пиксели, т.е. соответствующие одинаковым участкам изображения элементов изображения, для чего значения координат цвета трансформируют в графические данные изображений по известным формулам в предложенное МКО цветовое пространство Lab. Как указано выше, эти значения координат цвета соответствуют цветной точке в цветовом пространстве. Предложенная МКО цветовая координатная система Lab отличается тем, что расстояния между цветными точками в этом цветовом пространстве отображают по меньшей мере приблизительно воспринимаемые при рассматривании человеком квантифицированные или количественные различия между цветами. Помимо этого обрабатываемые данные включают в себя координаты места, соответственно положение пикселя на банкноте.
На шаге S16 на основании графических данных пикселей определяют известными методами тип исследуемого ценного документа; пример подобного метода описан в DE 10045360 А1. Этот определенный тип используется для задания эталонного распределения цветов и эталонных положений. Для этого в запоминающем устройстве 40 управляющего и обрабатывающего устройства 30 хранится список типов банкнот, включающий различные номиналы по меньшей мере одной валюты и содержащий данные, включающие в себя соответствующие эталонные распределения цветов, заданные значениями координат цвета конечных точек отрезков в цветовом пространстве Lab, и значения наибольшего расстояния ΔЕ, а также соответствующие эталонные положения.
На шаге S18 проверяют, каким элементам изображения, которые располагаются на заданном участке, соответствуют значения координат цвета в обрабатываемых данных, соответственно соответствующие цветные точки эталонного распределения цветов банкноты определенного на шаге S16 типа.
С этой целью, как описано выше, вычисляют квадраты расстояний от цветных точек до соответствующего отрезка и сравнивают с квадратом наибольшего расстояния. Если вычисленный квадрат для цветной точки, соответственно соответствующего элемента изображения меньше квадрата наибольшего расстояния, то результат обозначают соответственно как соответствующий эталонному распределению цветов.
На шаге S20 проверяют, располагаются ли соответствующие эталонному распределению цветов элементы изображения на тех местах на банкноте, соответственно на том участке, которые соответствуют заданному для эталонного распределения цветов пространственному распределению, заданному эталонными положениями. В этом варианте более точно проверяют, какие из мест располагаются в пределах заданного участка. Соответствующие эталонному распределению цветов элементы изображения, места нахождения которых не соответствуют пространственному распределению, и не соответствующие эталонному распределению цветов элементы изображения обозначаются как отклонения цветов. Согласно этому варианту эталонные положения заданы через координаты положения на участке. Положение элемента изображения соответствует одному из эталонных положений, когда их евклидово расстояние меньше заданного наибольшего расстояния в пространственной области, которая может выбираться, например, в зависимости от ожидаемой точности ориентации устройства для распознавания цвета относительно ценного документа.
На шаге S22 с использованием заданного критерия для несоответствующих эталонному распределению цветов элементов изображения определяют, следует ли классифицировать ценный документ как незагрязненный или нет. В этом варианте с этой целью число элементов изображения, которые обозначены как отклонение цветов, сравнивают с заданным для проверяемого типа ценного документа максимальным числом N.
Если число отклонений цветов превышает максимальное число N, то ценный документ относят к слишком загрязненным для дальнейшего обращения документам, и управляющее и обрабатывающее устройство 30 подает такую команду стрелке 20, согласно которой ценный документ транспортируется в шреддер 26. В противном случае управляющее и обрабатывающее устройство 30 подает стрелке 20 такую команду, согласно которой ценный документ транспортируется в приемный узел или лоток 26.
Согласно второму варианту в качестве цветового пространства вместо предложенной МКО цветовой координатной системы Lab используют цветовую координатную систему RGB. Для иллюстрации этой системы на фиг.8 показано распределение точек цветового пространства представленного на фиг.6 перехода цветов. Как легко можно видеть, в этом варианте также обеспечивается исключительно хорошее приближение с использованием отрезка прямой, соответственно отрезка.
В соответствии с этим вариантом осуществления способа лишь на шаге S14 необходимо проводить преобразование в цветовую координатную систему RGB. Затем необходимо соответственно изменять данные, описывающие эталонное распределение цветов.
Все другие отличительные особенности соответствуют отличительным особенностям, представленным в описании первого варианта осуществления изобретения.
Третий предпочтительный вариант отличается от первого варианта лишь тем, что можно проверять более сложные переходы цветов.
На фиг.9 проиллюстрирован пример такого сложного эталонного распределения цветов для более сложного перехода цветов, в данном случае между тремя цветами. Переход цветов соответствует эталонному распределению цветов, которое можно представлять поверхностью 74 отсчета. Поверхность отсчета можно представлять даже двумя отрезками 76 и 76' и наибольшим расстоянием ΔЕ. Цветные точки поверхности отсчета заданы всеми цветными точками, расстояние от которых до обоих отрезков, вычисленное описанным выше способом, меньше наибольшего расстояния.
i1
i2
i1
i2
В общем случае поверхность отсчета можно представлять в используемом цветовом пространстве с использованием N отрезков с конечными точками T и T, заданных векторами t и t, при этом i=1,…, N представляет собой натуральное число. Квадрат расстояния от цветной точки до отрезков вычисляется в этом случае по следующей формуле:
,
где
.
12
21
Это вычисление проиллюстрировано на фиг.8 для случая N=2, когда Т=Т.
Соответствующий вариант отличается от первого варианта осуществления способа только тем, что на шаге S18 выполняют последнее представленное вычисление расстояния.
В других вариантах осуществления способа не каждому пикселю ставят в соответствие элемент изображения, в результате чего в процессе низкочастотной фильтрации снижается локальная разрешающая способность. Так, например, это снижение может происходить таким образом, что образуется лишь вдвое меньшее количество элементов изображения по сравнению с количеством имеющихся пикселей.
В следующих вариантах осуществления изобретения используются другие устройства для распознавания цвета, которые описаны, например, в WO 2006/018283. Помимо этого могут также использоваться обычные датчики цвета с цветными светофильтрами.
В общем случае графические данные, описывающие полученные изображения, можно получать в процессе перемещения устройства для распознавания цвета и ценного документа друг относительно друга, т.е., например, в процессе перемещения устройства для распознавания цвета.
В других вариантах осуществления способа предусмотрена также возможность регистрировать графические данные в конкретный момент времени, для чего для сканирования двухмерного цветного изображения используется соответствующее устройство для распознавания цвета.
Другие варианты осуществления способа могут отличаться от описанных выше вариантов тем, что тип ценного документа, представляющий собой в этом варианте тип валюты и номинал исследуемой банкноты, определяется путем измерения геометрических размеров банкноты и сравнения их с заданными размерами. Очевидно, что с этой целью можно использовать также любой другой метод.
Существует также возможность выполнять управляющее и обрабатывающее устройство 30 таким образом, чтобы на шаге S16 оно считывало данные, которые описывают тип ценного документа. Такое устройство целесообразно использовать, например, в том случае, когда обрабатываются только ценные документы заданного типа.
Помимо этого можно также полностью отказаться от определения типа ценного документа, когда соответствующее устройство рассчитано на обработку, соответственно используется для обработки ценных документов лишь одного типа.
Поверхность отсчета, соответственно описывающие ее данные, могут определяться описанным ниже образом с использованием соответственно запрограммированного устройства для обработки данных, которое само, соответственно его процессор, выполняет необходимые шаги вычисления.
Сначала задают максимально возможное число ценных документов одного и того же типа, представляющих собой в этом варианте банкноты одного и того же номинала, которые, однако, характеризуются различной степенью загрязнения и/или степенью истирания краски. При этом степень загрязнения или степень истирания краски варьируется преимущественно от нуля, определяющего состояние "новой", т.е. свеженапечатанной и не загрязненной банкноты, и до величины, определяющей состояние сильно загрязненной и/или изношенной банкноты, т.е. той величины степени загрязнения, соответственно степени истирания краски, которая рассматривается как предельно допустимая, например, учреждением, таким как центральный банк, который проверяет ценные документы, находящиеся в обращении.
Затем выполняют шаги S10-S14 для заданных ценных документов и сохраняют в запоминающем устройстве данные, описывающие заданный участок соответствующего ценного документа.
В результате в качестве обрабатываемых данных для каждого из ценных документов имеются координаты цветового пространства в цветовом пространстве Lab. Для упрощения описания способа координаты цветового пространства трактуются как координаты вектора в трехмерном пространстве.
На следующем шаге средний вектор определяют и сохраняют в запоминающем устройстве как среднюю величину векторов. Из векторов, соответствующих обрабатываемым данным, вычитают средний вектор, в результате чего возникшие смещенные векторы имеют нулевой вектор как среднюю величину.
На следующем шаге определяют корреляционную матрицу для смещенных обрабатываемых данных, которая в соответствии с размерностью векторов представляет собой матрицу 3×3.
На следующем шаге определяют два наибольших собственных значения и им соответствующие перпендикулярные друг другу собственные векторы этой матрицы.
На следующем шаге определяют координаты задающего поверхность отсчета отрезка, для чего сначала увеличивают собственный вектор до наибольшего собственного значения путем умножения на соответствующий скалярный множитель до такой длины, которая определена наибольшей собственной величиной. В данном случае скалярный множитель определяют таким образом, чтобы квадрат длины вдвое превышал наибольшее собственное значение. После этого результирующий вектор смещают таким образом, чтобы компенсировать смещение, выполненное перед созданием корреляционной матрицы.
В этом случае координаты начала и конца результирующего вектора представляют собой координаты конечных точек искомого отрезка.
Квадрат расстояния в направлении, перпендикулярном отрезку, задан вторым по величине собственным значением.
Затем координаты начала и конца и величину заданного расстояния сохраняют в запоминающем устройстве.
Еще один вариант осуществления способа отличается от только что описанного варианта осуществления способа тем, что вместо корреляционной матрицы используют ковариантную матрицу. Собственные значения необходимо соответствующим образом масштабировать.
При этом собственные значения и собственные векторы можно определять, например, методом сингулярного разложения.
Однако согласно еще одному варианту можно использовать другой, итерационный, метод определения данных направления, которые определяют увеличение собственного вектора до наибольшего собственного значения. Так, например, можно использовать метод, известный как нелинейная итеративная оценка, полученная частным методом наименьших квадратов, или варианты этого метода.
Длину отрезка и заданное расстояние можно определять соответственно в том пространстве, которое соответствует прямой на отрезке, соответственно перпендикулярному прямой подпространству, которое имеет на одно измерение меньше по сравнению с цветовым пространством.
Следующий вариант отличается от первого варианта тем, что цветовое пространство имеет еще одно измерение, относящееся к интенсивности невидимого оптического излучения в заданном диапазоне длин волн, относящемся в этом варианте к инфракрасной спектральной области. Поэтому цветовое пространство включает обычные предложенные МКО измерения XYZ и дополнительное инфракрасное измерение. По этой причине каждому отдельному элементу изображения наряду с тремя координатами для (видимых) цветов ставят в соответствие также дополнительную координату, относящуюся к интенсивности инфракрасного излучения на заданном участке.
Описанные варианты осуществления способа реализуются таким образом в четырехмерном пространстве. При этом описанные преобразования подпространства для (видимых) красок можно также выполнять соответственно преобразованиям цветового пространства согласно первому варианту, при этом дополнительное измерение, соответственно соответствующую дополнительную координату, можно оставлять как инвариантную величину.
Таким путем можно обнаруживать также наличие участков с износом инфракрасных печатных красок или ИК-красок.