威海新北洋荣鑫科技股份有限公司 刘丙庆

随着我国经济社会的快速发展，货币流通活动更为频繁，纸币破损污损问题以及伪钞流行也日益增多。识币器、点钞机、清分机等纸币处理设备通常需要检测纸币上面有无透明胶带，以防纸币卡钞，并可以检测是否有拼接假币，检测纸币有无重张输送是为了确保纸币数量准确。这势必会增加纸币处理设备的装配难度，而且生产成本也有所提高。为此，本文在传统纸币处理装置的基础上研发出一种新型的纸币处理装置与纸币检测方法，以期进一步提高纸币检测效率。

纸币真伪鉴定以及是否重张输送是识币器、点钞机、清分机等专业的纸币处理设备应具备的基本功能。为防止纸币计数失误需判断纸币是否重张，同时，为了杜绝伪造假币在市面上出现需检查纸币上面有无粘贴透明胶带，并进行真伪鉴定。为此，有必要设计一种更高效的纸币检测技术，以满足当前纸币检测工作的需求。

1 研究背景分析

当前所用的纸币处理装置中安装有图像传感器，由该配件负责搜集纸币的相关光学图像。为判断纸币双面有无透明胶带存在还需设置测厚模块，该模块用于测量纸币的厚度。根据图像传感器所获取的相关图像信息，纸币处理装置中的控制器负责鉴别纸币的真伪，借助测厚模块这一配件来获得纸币的实际厚度，用于评估纸币有无重张输送，并判断纸币表面是否存在透明胶带。

由图1可知，测厚模块这一组件本身就是由多个检测组件所构成，并包括基准辊1’、支撑轴3’。顺着纸币宽度方向进行延伸的是基准辊1’，其长度大小要适配纸币的宽度。而与基准辊1’间隔平行的地方设置了支撑轴3’，顺着该支撑轴分布了数个检测组件。支架4’主要与支撑轴3’进行套接；而测厚辊2’与检测件6’均位于支架4’上面；弹性元件5’的作用是压向支架4’从而让检测辊2’能够一直压向基准辊1’。传感器7’位于固定机架上面，是与检测件6’相配合或分离的组件。

若被检纸币并无透明胶带，且属于单张输送时，纸币经过基准辊1’与检测辊2’之间的时候，纸币的厚度便是检测辊2’抬起的高度。此时，第一检测信号由传感器7’送出，而该传感器与检测件6’间的距离就是第一距离。基于此检测技术可知，为了检测纸币表面有无粘贴透明胶带，纸币处理设备中需要设置结构复杂的测厚模块，那么，从某种意义上来讲这会增加纸币处理设备的生产造价，而且也会让设备装配难度更大。为此，本次研究是为了寻找一种造价相对便宜、检测效果更好的纸币检测装置与纸币检测技术。

图1 纸币处理装置中的测厚模块

2 新型纸币检测方法与纸币处理装置

2.1 纸币检测原理

（1）通过图像检测是否有透明胶带

采集纸币光学图像，此处主要是指待测纸币的第一面与第二面的相关反射光图像，其中，参照第一面的反射光图像以判断该纸币第一面有无透明胶带存在；同理，对待测纸币的第二面也如此检测是否存在透明胶带。此处需要对纸币两面采集多个反射光图像，主要包括所述纸币单面的漫反射图像与镜面反射图像，由该装置中的第一图像传感器与第二图像传感器负责采集纸币第一面与第二面的相关图像信息。这两个传感器主要位于该装置的纸币输送通道两旁。然后，获得待测纸币反射光图像中的各个像素点的灰度值，将结果与第二预算阈值予以比对分析，获得比较结果。由此判断反射光图像中的像素点是否有异常，并统计出相邻的异常像素点数量。以所述第三预设阈值为标准，若所述相邻异常像素点数量超出这一标准，可以确定待测纸币上面有透明胶带；否则可以确定待测纸币上面没有透明胶带，即所述相邻异常像素点数量未超出这一标准。可见，本技术的核心就是运用镜面反射图像代替漫反射图像，放大透明胶带在图像上的特征差异，从而达到迅速检测胶带的目的。

（2）检测纸币输送有无重张

关于纸币光学图像的采集，此处主要是指所述纸币第一面与第二面的透射光图像，以判断所述纸币是否存在重张输送问题。主要是获取所述透射光图像中多个像素点的灰度值均值，以此进行判断，当这一结果超出所述第一预设阈值说明待测纸币为重张输送；否则，说明待测纸币无重张输送，即这一结果未超出所述第一预设阈值。此处需要采集纸币两面多种透射光图像。

（3）鉴别纸币真伪

参照待测纸币两面的反射光图像以及其透射光图像可判断所述纸币的真伪。

2.2 纸币处置装置的模块组成分析

根据图2可知，该设备中的主要模块除了有控制器2、输送单元3以外，还包括图像获取单元4与存储器5。

（1）控制器2

该模块是对其他模块进行控制，并负责对数据进行计算与处理。比如，可控制输送单元3驱动纸币，使纸币在设备的输送通道中移动。

（2）输送单元3

纸币进入该设备的输送通道内，由输送单元3驱动纸币进行移动。构成输送单元3的构件主要有三个，分布在输送通道内的相关输送辊组件33，电机驱动器31与输送电机32。由控制器2发出控制指令，电机驱动器31得到指令后会提供给输送电机32所需的工作电流，使输送电机32开始运转。该电机的输出轴连接到输送辊组件33，带动输送辊组件33随之开始运转。这样就能让纸币在输送通道中进行移动。

（3）图像获取单元4

该模块主要用于采集纸币的相关图像信息，除了AD转换器43以外，还包括第一图像传感器41、第二图像传感器42。

41与42传感器：主要用于采集纸币的相关光学信息，把光信号处理为电信号，然后输出纸币的相关模拟图像信号。这两个传感器或选用接触式图像传感器（CIS），或选用电荷耦合元件（CCD）。本文中所用的41与42传感器均采用的是CIS，传感器41中含有411与412，其中，411是第一发光器，412为第一感光元件阵列；传感器42中含有421与422，其中，421是第二发光器，422为第二感光元件阵列。因为41与42两大传感器的工作机理无差别，为此，本文将其统称为图像传感器，将411与421均称为发光器，将412与422均称为感光元件阵列。发光器主要由数个子发光器组成，常见的有红外光发光器、白光发光器、紫外光发光器。发光器可发射出光线用于照射纸币，所有子发光器都顺着主扫描方向延伸的线光源，而主扫描方向是指与纸币传输方向相垂直的方向。此处提到的线光源可能是点光源阵列构成，也可能是点光源经导光元件转换而成的线光源。顺着主扫描方向分布为一列的感光元件被称为感光元件阵列，用途在于接收纸币的反射光或透射光，然后将其处理成模拟图像，完成纸币图像的采集工作。每次采集图像信息的时候，感光元件阵列输出的模拟图像信号是与纸币图像的一点行像素点相对应的，具体来讲，纸币图像上面的一个像素点对应了一个感光元件。

AD转换器43：将41与42两个图像传感器传输的纸币模拟图像信号转换为模拟数字信号，形成纸币的相关数字图像信息。它可以处理纸币图像的各个像素点所对应的模拟图像信号，将其转换为模拟数字信号，获得各个像素点的灰度值。该转换器的规格决定了各个像素点灰度值的取值区域。它由第一AD转换器431与第二AD转换器432组成。传感器41传送的模拟图像信号可被431转换为模拟数字信号；431可以将传感器42输送的模拟图像信号转换为模拟数字信号。

透射光源44：可以发射出透射光，照射在纸币上面，主要包括数个透射子光源，除了白光透射光源外，还包括红外光透射光源、紫外光透射光源。这些光源都是顺着主扫描方向延伸的线光源，这种线光源或由点光源阵列组成的，或由点光源经导光元件转换而成的。

（4）存储器5

该设备中的控制程序以及存储控制程序运行过程中所形成的有关数据及信息均存储在该模块中。存储AD转换器43输出的纸币数字图像数据、鉴别纸币是否重张输送的第一预设阈值、鉴别纸币是否存在透明胶带的第二预设阈值、鉴别纸币真伪的阈值组等信息均可存储在该模块。

图2 纸币处置装置的模块组成图

结语：总之，通过研究证实本纸币处理装置采用以图像检测胶带的方式，代替了清分机传统设计中机械测厚装置检测胶带的方式，极大节约了产品成本，也有效提升了检测的可靠性，具有良好的应用前景。