媒体識別装置
【課題】
搬送状態によらず微細な模様が検出可能になり、高精度な媒体識別装置を提供し、また搬送路に異物、埃が搬送されても判別可能な媒体識別装置を提供する。
【解決手段】
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する記憶部２０５と、搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段７０４と、基準媒体画像及び撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段７０５と、基準媒体画像又は撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段７０９と、第一の補正手段７０９により大きさの一致した媒体画像と基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段７１１とを有することを特徴とする媒体識別装置
搬送状態によらず微細な模様が検出可能になり、高精度な媒体識別装置を提供し、また搬送路に異物、埃が搬送されても判別可能な媒体識別装置を提供する。
【解決手段】
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する記憶部２０５と、搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段７０４と、基準媒体画像及び撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段７０５と、基準媒体画像又は撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段７０９と、第一の補正手段７０９により大きさの一致した媒体画像と基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段７１１とを有することを特徴とする媒体識別装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬貨等の媒体を検知する装置およびその硬貨等の表面模様を識別するような媒体識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送路上を通る硬貨等の表面模様を読み取る識別装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の画像読取装置は、搬送装置によって搬送される読取媒体の通過を検出する位置センサと、読取媒体が読取部位に達したときに、読取媒体を撮像するＣＣＤカメラとを備えている。
【０００３】
しかしながら、前記文献では、様々な外形の異なる媒体を識別するとき、撮像エリアが大きくなるため、媒体検知センサの個数が多くなり、かつ媒体の模様の撮像範囲に影響しないような場所に媒体検知センサを搭載できない。そこで、現在では読取部位を挟んで対向配置された発光素子及び受光素子から媒体位置検出センサが構成されている。
【０００４】
また、硬貨等の表面模様を読み取る識別装置としては、例えば特許文献２に記載されているものが知られている。この文献には円形物の画像データを複数の環状領域に区分し、その環状領域ごとに扇形に分割した扇型領域毎の模様の有無を検出し、この模様の有無データに基づいて円形物の模様を識別するものである。
【０００５】
また、媒体表面を読み取る識別装置ではレンズなどの部品ばらつきや装置の組立のばらつきなどにより、同じ媒体を撮像しても装置によっては、撮像倍率が変化するため撮像された媒体の画像である媒体画像の大きさ、例えば媒体画像の外形、媒体画像の直径などが異なってくる。そのため識別に使用する媒体画像の特徴情報領域を大きくし、装置ごとの画像大きさのばらつきを吸収している。
【０００６】
また、通常の搬送路では媒体を搬送させるため、媒体の厚み以上に搬送路のスペースを確保しており、媒体の通過する高さ位置が変わると、撮像距離が変化し、撮像された媒体の大きさが変化する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８４３３８号公報
【特許文献２】特願平１０−３１８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来例によれば、搬送される媒体表面の模様を画像で読み取る装置では、媒体が撮像領域に来たかどうかを検知するために、媒体検知センサを媒体の厚み方向に対してセンサを搭載している。媒体検知センサは、媒体投入前にセンサ透過量を一定になるよう調整し、媒体が通過時のセンサ遮光量が一定値以上かどうかにより媒体検知を行っている。その後、カメラなど撮像手段で撮像を行い、撮像された画像から媒体の外形、表面模様について識別を行っている。
【０００９】
媒体識別装置では、異なる媒体識別装置間で同じ基準媒体画像を記憶し、この基準媒体画像と搬送されてきた媒体を撮像した媒体画像との一致度から媒体の種類を判定する。しかし、カメラは環境、組立、設置、部品のばらつき等により、装置ごとに媒体画像を撮影するときの撮像倍率が異なる。この結果、撮像された媒体画像の大きさが異なることとなり、想定した位置と異なる位置の模様を媒体の一致度の判定対象とすることがある。このような環境、組立、設置、部品のばらつき等による媒体の一致度の判定対象である媒体画像の特徴領域と予め記憶された基準媒体画像の特徴領域の位置との差分を許容するために、従来では媒体画像の特徴領域を大きくする必要があり、詳細模様の識別ができなかった。
【００１０】
さらに、媒体搬送中にセンサ光軸上に糸くず、紙切れ、埃等の異物が滞留した場合に、カメラを撮像させるためのセンサが媒体を検知できなくなり、不適当なタイミングでの撮像により撮像範囲に媒体の一部が含まれないような状態での撮像がされる等、媒体が正常な状態で撮像されずに装置が誤動作する問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、媒体検知センサを用いて、カメラの倍率調整を行い、模様識別の性能を向上させると共に、異物、埃が滞留した場合でも搬送された媒体が撮像領域に到達した際、識別できる媒体識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する記憶部と、搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段と、基準媒体画像及び撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段と、基準媒体画像又は撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段と、第一の補正手段により大きさの一致した媒体画像と基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段とを有することを特徴とする媒体識別装置
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、媒体の搬送状態によらず微細な模様が検出可能になり、高精度な媒体識別装置を提供することができる。また異物、埃等による誤検知を低減する媒体識別装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図１３を参照して、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態は、銀行などの金融機関に設置される例えばＡＴＭ（Automated Teller Mａchine）のような自動取引装置内部さらには、精算機、券売機等の硬貨を取扱う各種機器に内蔵され硬貨の識別装置に関するものである。
【００１５】
図１は、本発明に係るＡＴＭの内部に設けた硬貨識別装置の内部構造図である。１０１は硬貨識別装置の筐体であって、その上面の一端側には入出金口１０２が設けられている。入出金口１０２には、入金される硬貨が投入され、また出金される硬貨や返却される硬貨が放出される。この入出金口１０２は、本発明における返却口の一実施形態である。入出金口１０２の内部には、投入硬貨や放出硬貨を受ける回転自在なバケット１０２ａが設けられている。１０３は繰出し部であって、バケット１０２ａの回転によって入出金口１０２から下方へ放出された硬貨を一枚分離機構で１枚づつ分離して識別部１０４へ送り出す。識別部１０４は、入金される硬貨の真偽および金種を鑑別する。１０５は一時保留部であって、識別部１０４で真硬貨であると鑑別された硬貨を一時的に保留する。
【００１６】
１０６は入金された硬貨を金種別に収納する金種別スタッカ、１１１は入金された硬貨を搬送する入金搬送部である。入金取引が成立すると、一時保留部１０５に保留されている硬貨は、識別部１０４を通って金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振分けられる。
【００１７】
１１３は出金搬送部であって、横搬送部１１２および縦搬送部１１４からなる。横搬送部１１２は、硬貨を搬送するベルトと、ベルト上の硬貨を１枚ずつ分離して縦搬送部１１４へ送り出す分離機構とを備えている。縦搬送部１１４は、対向するベルト間に硬貨を挟んで搬送する機構となっている。１１５は水平搬送ベルトであって、出金時に金種別スタッカ１０６の下部から放出される硬貨をベルト上で受けて、出金搬送部１１３へ送る。
【００１８】
１０７は硬貨カセットであって、各金種の硬貨が混在して収納されている。１１６は硬貨カセット１０７から繰り出される硬貨を搬送し、また硬貨カセット１０７へ収納される硬貨を搬送する縦搬送ベルトである。硬貨カセット１０７は、始業時に硬貨識別装置１０１にセットされ、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ１０６へ分配する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１１４から出金搬送部１１３を通って入出金口１０２へ放出され、繰出し部１０３により１枚ずつ繰り出されて識別部１０４で金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振り分けられる。１１０は回収カートリッジであって、入出金口１０２に残っている取り忘れ硬貨や、出金硬貨のうち識別結果が異常と判定されたリジェクト硬貨などを回収する。
【００１９】
１０８は一括スタッカであって、金種別スタッカ１０６が満杯となった場合に、金種別スタッカ１０６へ振分けることの出来ない入金硬貨を回収する。この一括スタッカ１０８には、各金種の硬貨が混在して収納される。また、一括スタッカ１０８は、金種別スタッカ１０６の硬貨残量が少なくなると、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ１０６へ補充する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１１４から出金搬送部１１３を通って入出金口１０２へ放出され、繰出し部１０３により１枚ずつ繰り出されて識別部１０４で金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振分けられる。１０９は磁気センサからなる出金判別部であって、入出金口１０２の付近（出金搬送部１１３の出口）に設けられている。
【００２０】
図２は、図１のＡ部における識別部のブロック図である。バス２００に各構成要素が接続されている。制御部２０１は、各構成要素に指示を出し、図１のＡ部における識別部の制御を行っている。例えば媒体を搬送する搬送部への制御等がある。記憶部２０５（第一の記憶手段ともいう）は、装置毎に倍率などのパラメータと、国内６金種分の硬貨の画像から抽出された特徴情報や硬貨の渦電流損から抽出された導電率の情報などテンプレートを記録している。また、予め基準媒体画像、基準媒体画像の中心位置、基準媒体画像の半径及び基準媒体画像の撮像倍率、補正倍率等も記憶している。
【００２１】
模様判定部２０８は、記憶部２０５に予め登録された硬貨画像の特徴領域と、模様検知部２０３で撮像された硬貨の画像から抽出された特徴領域とを比較することにより、硬貨の外形と表面の模様に基づく金種、真偽判別を行う。
【００２２】
媒体検知部２０２は硬貨が搬送されてきたかどうかを判定する。媒体検知退避部２０６は識別時に媒体が搬送されてきたかどうかを判定するために媒体検知部２０６から一定間隔で入力されるデータを一時的に保持するメモリである。画像退避部２０７は識別時に撮像された画像を模様判定部２０８で判別するために一時的に保持するメモリである。
【００２３】
磁気判定部２０９は記憶部２０５に予め登録されたの硬貨渦電流損の特徴情報と、磁気検知部２０４で検知された硬貨の渦電流損から抽出された特徴情報とを比較することにより、媒体の導電率情報について金種、真偽判別を行なう。
【００２４】
硬貨判定部２１０は模様判定部２０８と磁気判定部２０９から得られた結果から硬貨の識別を行い、該当する硬貨の金種、真偽を識別する。
【００２５】
図３は、図１のＡ部における識別部の内部構造図であり、媒体検知部２０２、模様検知部２０３、磁気検知部２０４から構成されている。
【００２６】
搬送路３０１は、ループ上の平ベルトから成り、上記平ベルトを駆動させる駆動部（図示しない）で硬貨３０２が一方向Ａに搬送されるよう回転させている。硬貨３０２は、上記搬送路３０１上に１枚ずつ間隔を設けて分離された状態で搬送され、上記媒体検知部２０２での検知領域３０３に到達したタイミングで模様検知部２０３に撮像を行なうよう指示する。そして、模様検知部２０３は硬貨３０２の外形および硬貨３０２表面の模様を検知し、模様判定部２０８により硬貨３０２の外形、模様判定を行なっている。また、搬送されてきた硬貨３０２が磁気検知部２０４を通過するとき、磁気検知部２０４は、硬貨３０２の渦電流損を検知し、硬貨３０２の導電率判定を行なっている。
【００２７】
図４は、図３の識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた磁気検知部２０４を側面から観た構造図である。
【００２８】
磁気検知部２０４には、搬送路の上側にコイル４０１ａ、下側にコイル４０１ｂが設けられており、それらのコイルから磁界が発生させている。そして、硬貨３０２が磁気検知部を通過するとき、硬貨に発生する渦電流をコイル４０１ａ、４０１ｂが検知している。
【００２９】
図５は、図２の硬貨識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた模様検知部２０３を側面から観た構造図である。
【００３０】
模様検知部２０３では硬貨３０２の外形、模様を判定している。模様検知部２０３の内部には、斜め横から発光素子５０１が円環状に設けられており、撮像エリア全体を均一に照射している。そして硬貨５０２の表面で生じる反射光を取込むための集光レンズ５０３、この集光レンズ５０３を介して反射光を受ける撮像素子５０４、および硬貨３０２の表面で生じる反射光を通すガラス等の透明部材５０５とを備え、硬貨５０２の表面の凹凸形状（模様や刻印）を光学的に検知している。ここで言う透明部材５０５は、光透過性ガラスあるいは光透過性プラスチック等、光を透過させる透過性材料全般を示すものである。
【００３１】
図６は、図２の硬貨識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた媒体検知部２０２を上面から観た構造図である。
【００３２】
媒体検知部２０２内部では硬貨側面に一対の投受光素子を設けられており、発光素子６０１及び、該発光素子６０１から発する照射光をスリット６０２を介して受ける受光素子６０３とで構成されており、硬貨３０２が媒体検知領域３０３に到達したかどうかを光学的に検知している。６０４は搬送されてきた媒体を撮像する撮像範囲である。
【００３３】
図７は、媒体の媒体識別の処理フローを示す。
【００３４】
媒体識別では、透過量取得処理７０１〜媒体長さ計算７０３により媒体検知を行い、媒体撮像７０４で媒体を撮像し撮像画像を取得し、中心計算７０５〜模様判定７１２により模様識別を行なう。以下（１）〜（１２）により、各ステップの詳細を説明する。
【００３５】
（１）透過量取得処理７０１では媒体検知退避部２０６は媒体検知部２０２から一定間隔ｔごとに受光素子６０３から入力された透過量を順次図８−４のバッファ領域（第二の記憶手段もという）に蓄えていき、最終のバッファ領域になれば次に受光素子６０３から入力される透過量は先頭のバッファ領域に蓄える。また、透過量取得処理７０１では一定間隔ｔ毎に受光素子６０３の透過量をバッファ領域に蓄えるとともに、現時点で入力された透過量Ｂと所定時間前の透過量（例えば４×ｔ前の透過量）Ａとを比較し、Ｂ／Ａ算出する。
【００３６】
（２）媒体検知部２０２は、媒体検知判定７０２にて、透過量取得処理７０１で算出された透過量の比率Ｂ／Ａから閾値８０２を算出し、その閾値８０２より遮光したかどうかで媒体検知の判定を行なう。なお、透過量の比率と閾値８０２の関係は記憶部２０５に記憶する方法や、一定の関数により算出する方法がある。
【００３７】
ここで透過量取得処理７０１と媒体検知判定７０２の詳細について図８−１〜図８−４を用いて説明する。
【００３８】
図８−１は媒体検知部２０３で硬貨検知時の波形である。横軸は時間であり、縦軸は遮光レベルを示す。この波形では媒体がない場合は、媒体検知部の発光素子６０１からの照射で受光素子６０３が透過するため、遮光量は少なくなり遮光レベルが低くなる。逆に媒体が媒体検知領域に搬送されてきた場合、受光素子６０３の遮光量が多くなり遮光レベルが高くなる。
【００３９】
従来では硬貨３０２が搬送されてきたとき、媒体検知部の受光素子６０３の遮光量が固定閾値８０１より大きくなった場合、媒体が搬送されたと判断して、模様検知部２０３に撮像指示を行なう。
【００４０】
しかし、媒体検知部２０２は硬貨とともに入出金口１０２から糸くずなどの異物や埃が搬送されてくることがある。そして、その異物が媒体検知部２０２の媒体検知領域に滞留し受光素子６０３の遮光量が固定閾値８０１より大きくなった場合、媒体検知部が硬貨検知をできなくなる。そのため、模様検知部２０３に撮像指示できなくなり、識別装置は搬送媒体の識別ができなくなる。
【００４１】
本実施形態では固定閾値８０１に対する受光素子６０３の遮光量で硬貨を検知するのではなく、図８−２のように受光素子６０３に透過されている光量の比率から硬貨を検知し閾値８０２を変更する（変更手段）。
【００４２】
図８−４は媒体検知部２０２から一定間隔毎に受光素子６０３から入力される透過量を一時記憶する媒体検知退避部２０６のバッファ領域である。
【００４３】
これらより異物や埃が残留された場合でも、図８−３のように受光素子６０３の残りの透過量で媒体検知および外形検出が可能になる。
【００４４】
（３）続いて、媒体検知部２０２は、媒体長さ計算７０３にて、媒体検知判定にて媒体を検知した時刻と媒体が検知できなくなった時刻の差分、すなわち、媒体が媒体検知部２０２により検知される位置に到達していることで、遮光量が閾値以上の状態となっている時間、および媒体搬送速度から、硬貨の外形を算出する（第一の算出手段）。なお、硬貨識別部の搬送速度が等速でない場合でも硬貨識別部１０４にエンコーダなど媒体搬送距離に対するパルスを出力する機構を構成し、媒体通過に要した時間のエンコーダのパルス数で判定しても良い。
【００４５】
（４）模様検知部２０３は、媒体撮像７０４で媒体を撮像し撮像画像を取得する。
【００４６】
以下では、中心計算７０５〜模様判定７１２について説明する。
【００４７】
（５）模様検知部２０３は、中心計算７０５で撮像した画像から硬貨画像の中心を算出する。中心計算により媒体画像の中心位置を算出する方法を図９−１、図９−２を用いて説明する。
【００４８】
図９−２において、９２０は撮像範囲の中心を表す。９２１は撮像された媒体の画像である媒体画像を表す。９２２は媒体画像の中心を表す。６０４はカメラにより撮像される範囲である撮像範囲を表す。なお、撮像手段であるカメラは撮像領域内の所定位置が一致するように設置されている。即ち、模様検知部２０３は予め位置決めがされており、本実施例の場合、撮像範囲の中心が撮像画像の中心９２０になるよう設定されている。
【００４９】
撮像画像の横軸（Ｘ軸）方向の各ラインに対して、一定閾値以上を有する画素の最初の位置９０１と一定閾値９０４以上を有する画素の最後の位置９０３との中点を中点位置９０２として算出し、その各ラインの中点位置９０２の度数分布９０５に対して、最も分布の高いところを媒体画像の中心のＸ座標とする。
【００５０】
撮像画像の縦軸（Ｙ軸）方向の各ラインに対して、一定閾値以上を有する画素の最初の位置９１１と一定閾値９１４以上を有する画素の最後の位置９１３との中点を中点位置９１２として算出し、その各ラインの中点位置９１２の度数分布９１５に対して、最も分布の高いところを媒体画像の中心のＹ座標とする。
【００５１】
このようにして、撮像画像の中心を原点としたときの、媒体画像の中心９２２の相対位置を決定する。
【００５２】
（６）模様検知部２０３は、半径計算７０６で媒体画像の中心９２２が算出されたラインに対して、中心位置９２２から各ラインの一定閾値以上を有する画素の最初の位置あるいは最後の位置への変位量の平均から円形媒体の半径を算出する。
【００５３】
（７）模様検知部２０３は、媒体中心補正７０７にて、撮像された媒体画像の中心位置と基準媒体画像の中心位置を一致させる）。媒体中心補正について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００５４】
図１０は基準媒体画像を表した図である。基準媒体画像１００１とは出荷前に基準媒体を複数の装置に搬送して撮像された画像から作成した媒体画像である。１００２は模様識別で一致度を判定する領域である特徴領域を表している。１００４は基準媒体画像１００１を基準媒体画像の中心１００５から複数の環状領域毎の扇形の領域１００３に区分する方法を示している。
【００５５】
なお、予め基準媒体画像、基準媒体画像の中心位置、基準媒体画像の半径及び基準媒体画像の撮像倍率等は記憶部２０５に記憶している。
【００５６】
図１１は基準媒体画像と撮像された媒体画像を表している。ここで媒体中心補正７０７は中心計算７０５により算出した撮像された媒体画像の中心９２２と予め記憶された基準媒体画像の中心１００５を一致させるように画像を移動する。
【００５７】
（８）模様検知部２０３は、金種判別７０８にて、模様識別をする前処理として、撮像された媒体画像の大きさから、搬送された媒体の種類を判定する。即ち、当該搬送された媒体の種類を予め記憶した媒体の大きさと媒体の種類の関係を示したテーブル等に基づき、半径計算７０６により算出した媒体の半径から、媒体の種類を判定する処理である。なお、本処理は以降の処理で対象とすべき媒体の種類を絞っているに過ぎず、本処理にて媒体の種類を最終決定しているわけではない。
【００５８】
（９）模様検知部２０３は、変位量補正７０９にて、環境、組立、部品、設置等のばらつきにより撮像された媒体画像９２１とあらかじめ記憶部２０５に記憶された異なる装置で同じ画像である基準媒体画像１００１の撮像倍率の差異を補正するため媒体中心補正７０７により、媒体画像の中心の位置を一致させた両媒体画像において、いずれかの中心から特徴領域への変位量に補正倍率を乗算し、両媒体画像の中心から基準媒体画像の特徴領域の変位量と撮像された媒体画像の特徴領域の変位量が一致するにようにする。
【００５９】
すなわち、基準媒体画像又は撮像された媒体画像を所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像の大きさを一致させる（第一の補正手段）。
【００６０】
ここで図１２−１から図１２−３を用いて、変位量補正７０３について説明する。図１２−１と図１２−２は異なる装置Ｘと装置Ｙにて同じ硬貨３０２を撮像した画像である。１２０１ａ、１２０１ｂはそれぞれの媒体画像を表す。１２０２ａ、１２０２ｂは模様判定７１２に使用する特徴領域を表す。１２０４ａ、１２０４ｂは撮像範囲の中心を表す。１２０５ａ、１２０５ｂは撮像された媒体画像の中心を表す。１２０６ａ、１２０６ｂは撮像範囲を表す。
【００６１】
図１２−３は装置Ｘにて撮像された媒体画像１２０１ａと装置Ｙにて撮像された媒体画像１２０１ｂを重ね合わせた画像である。部品や装置の組立ばらつきにより、装置Ｘ装置Ｙの模様検知部の撮像倍率が異なるため、図１２−３のように、硬貨３０２の模様判定７１２に使用する特徴領域１２０２ａと１２０２ｂの中心からの相対位置も異なることとなる。
【００６２】
そのため従来では、複数の装置で当該硬貨種の識別を可能にするため、一致度の判定に使用する位置の特徴領域を領域１２０３のように拡大して識別を行っていた。特徴領域が大きいと、判定に用いたい微細部の模様領域を抽出することができず、精度の高い模様判定７１２を行うことができなかった。また硬貨の特徴領域は、模様がある領域とない領域が隣り合わせになっている領域とすることが多く、模様領域を大きく取ると有意な特徴を抽出することが困難になるため、硬貨の受付性能が向上しなかった。また偽造硬貨や変造硬貨に対しても、前記理由により有意な特徴を捉えることができないため、排除性能も向上しなかった。
【００６３】
中心計算７０５から算出された媒体画像の中心９２２を原点とした前記基準媒体画像の相対位置にある領域に対して補正倍率を乗算する変位量補正７０９を実施する。変位量補正７０９では、媒体画像の中心９２２からの相対位置(Ｘ１,Ｙ１) の領域を、記憶された補正倍率を乗算した中心９２２からの相対位置(ａ×Ｘ１,ａ×Ｙ１)の領域に移動する。
【００６４】
また、硬貨が搬送方向に対して一定速度で搬送される場合、媒体検知部２０２は、媒体長さ計算７０３にて硬貨が入力された時間から硬貨が出て行った時間に搬送速度をかけた距離ｒ１が硬貨の直径になるため、その媒体の長さと撮像された画像の媒体半径ｒ２から、模様検知部の撮像倍率２×ｒ２／ｒ１を算出する（第二の算出手段）ことができる。この場合、記憶部２０５で装置ごとの補正倍率を記憶しておく必要はない。なお、一定の速度で硬貨が搬送されない場合でも、装置内にエンコーダを用意し、媒体検知部で媒体通過中のパルス数を数えることにより、媒体の外形を算出し、補正倍率を計算することができる。補正倍率は特徴領域の変位量に対して乗算するとしたが、基準媒体画像に対して乗算してもよい。
【００６５】
（１０）模様検知部２０３は、画像変換７１０にて、図１３のように変位量補正７０９により撮像された媒体画像が基準媒体画像と同サイズになった後、撮像された媒体画像の中心９２２を中心として、基準媒体画像１００１と共に記憶していたの各扇形領域１００３と同サイズで同画素数となるように中心から複数の環状領域毎の扇形の領域１３０１に区分し、各領域にある画素の平均を対応する基準媒体画像１００１の扇形領域１００３の画素数から算出し、当該領域の特徴量となる１つの画素として画像を変換する。なお、基準媒体画像１００１についても、予め基準媒体画像の中心１００５から複数の環状領域毎の扇形に区分された領域１００３にある画素の平均を当該領域の特徴量となる１つの画素として記憶している。
【００６６】
（１１）模様検知部２０３は、回転検索７１１にて、前記画像変換７１０で変換された媒体画像の特徴領域１３０３を含む扇形領域を図１３のＡ方向に回転していき、基本媒体画像の特徴領域１００２を含む扇形領域の特徴量との一致度が最も高かった角度をその媒体が搬送された角度と判断し、媒体画像を当該角度に回転させ、媒体画像と基準媒体画像の特徴領域の位置を一致させる補正を行う（第二の補正手段）。
なお、特徴領域のみを回転させ一致度を判定するとしたが、画像の中心から特徴領域と等距離にある領域の媒体画像などの媒体画像の一部分あるいは媒体画像そのものを回転させ基本媒体画像の特徴量との一致度を判定することにより、より高い判定が可能となる。
【００６７】
（１２）模様判定部２０８は、模様判定７１２では前記回転検索７１１により検索された角度の画像について、記憶部２０５に予め登録された硬貨の特徴位置領域内の特徴と比較して当該硬貨種の模様かどうか判定する。
【００６８】
上述したように、従来では環境、装置、部品、設置、組立等のばらつきにより、撮像手段の撮像倍率が装置ごとに異なるため、撮像した媒体の画像である媒体画像と、予め記憶しておき、模様判定に用いる基準として利用する画像である基準媒体画像とで、模様の一致度を判定する模様領域である特徴領域の位置にずれが生じていた。そのため、前記位置ずれを補うため、大きな模様領域を一致度判定に用いる特徴領域として設定することにより識別を行なっていた。
【００６９】
そこで、本実施形態では、装置ごとの撮像倍率を記憶し、模様検知部２０６が、基準媒体画像の撮像倍率である基準撮像倍率と撮像倍率の比である補正倍率を撮像された媒体画像あるいは基準媒体画像に乗算することにより、基準媒体画像と撮像された媒体画像の大きさを一致させる補正を行い、特徴領域の詳細位置を算出し、より詳細な模様を用いた高精度な判定や識別を可能とする。なお、基準撮像倍率は予め記憶していてもよいし、基準媒体画像から算出してもよい。また、撮像倍率の代わりに補正倍率を記憶することによっても本発明の効果を得ることができる。
【００７０】
また、模様検知部２０６は、撮像手段により撮像された媒体画像を媒体の所定位置を中心として円環状に変換し、媒体画像の中心を基点にして、媒体画像の特徴領域を回転移動し、媒体画像と基準媒体画像の特徴領域を一致させる補正を行う。そして、模様判定部２０８が、基準媒体画像の特徴領域の位置との一致度を判定することにより、模様の詳細位置を検出する。このため、搬送される媒体がどのような角度で搬送されても、判定に用いる模様の位置を検出することができ、精度の良い識別が可能となる。なお、媒体画像の特徴領域を回転移動する代わりに、基準媒体画像の特徴領域を回転移動しても良い。
【００７１】
また、媒体画像の所定位置について、媒体画像の画素分布から一意の場所として決定することができる位置であれば良い。例えば、硬貨などの場合、円の中心を所定位置としても良く、また紙葉類などの所定の場所に穴が開いている場合は、その位置を所定位置としても良い。
【００７２】
また、搬送された媒体が搬送方向に対して搬送路上の糸くず等により、媒体を撮像する距離が変化していたことにより、前記撮像手段で撮像された媒体画像の大きさが変化する場合がある。
【００７３】
このような場合でも、本発明では検知センサを用いて媒体検知部２０６が、媒体の外形を算出するとともに、撮像された媒体画像の外形と検知センサで測定された媒体の外形の比率を算出し直す。これにより、撮像された媒体画像の大きさが変化しても、記憶部２０５に記憶していた撮像倍率や補正倍率にフィードバックをかけることが可能となる。すなわち、撮像された媒体画像に応じて撮像倍率や補正倍率を動的に変更ことが可能となる。また、媒体検出用のセンサと共用することができ、コストダウンを図ることもできる。
【００７４】
これらの結果、より詳細な硬貨の判定・識別が可能となり、媒体が偽造されていたり、変造されていたりしても、排除することが可能となる。
【００７５】
また、従来では外部から異物、埃が滞留した場合に、媒体検知部で媒体の検知ができなくなるため、その後の識別ができなかった。本発明では媒体が通過したときのセンサの透過量と所定期間前のセンサの透過量との変化率に応じて媒体検知の判定を行なう閾値を動的に変更することを可能にしたので、異物、埃が滞留した場合でも残りの透過量から媒体の有無や外形を検知することにより、その後の媒体振り分け装置にて、複数の媒体を振り分けることができる。
【００７６】
本実施形態では硬貨の詳細模様部分を検知することができ、また外部からの異物に対しても問題ないよう設計が成されており、識別性能に秀でた硬貨識別装置を提供している。
【００７７】
なお、本実施例は媒体として硬貨を用い、硬貨装置として説明したが、例えば紙葉類、カード、ゲームコインなどの搬送可能な媒体でもよく、媒体の模様を識別する装置或いは媒体を検知する装置全般に適用できるものである。また、顔認証、指静脈などの生体認証などに用いる生体画像を識別対象とし、撮像される識別対象が撮像領域内にあることを検知することに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】硬貨識別装置の内部構造図
【図２】硬貨識別部のブロック図
【図３】硬貨識別部の内部構造図
【図４】磁気検知部の内部構造図
【図５】模様検知部の内部構造図
【図６】媒体検知部の内部構造図
【図７】媒体識別の処理フロー
【図８−１】固定しきい値での媒体検知時の波形
【図８−２】変動しきい値での媒体検知時の波形
【図８−３】異物が滞留したときでの媒体検知波形
【図８−４】媒体検知退避部のバッファ
【図９−１】媒体画像の中心位置算出の図
【図９−２】撮像画像
【図１０】基準媒体画像
【図１１】撮像媒体の中心補正の図
【図１２−１】装置Ｘの模様検知部で撮像された画像
【図１２−２】装置Ｙの模様検知部で撮像された画像
【図１２−３】異なる装置で撮像された媒体画像を重ね合わせた図
【図１３】撮像された媒体画像を扇形区分した図
【符号の説明】
【００７９】
１０１…硬貨識別装置の筐体、１０２…入出金口、１０３…繰出し部、１０４…識別部、１０５…一時保留部、１０６…金種別スタッカ、１０７…硬貨カセット、１０８…一括スタッカ、１０９…出金判別部、１１０…回収カートリッジ、１１１…入金搬送部、１１２…横搬送部、１１３…出金搬送部、１１４…縦搬送部、１１５…水平搬送ベルト、１１６…縦搬送ベルト
２００…バス、２０１…制御部、２０２…媒体検知部、２０３…模様検知部、２０４…磁気検知部、２０５…記憶部、２０６…媒体検知退避部、２０７…画像退避部、２０８…模様判定部、２０９…磁気判定部、２１０…硬貨判定部、
３０１…搬送路、３０２…硬貨、３０３…媒体検知領域、
４０１ａ…コイル、４０１ｂ…コイル、
５０１…発光素子、５０３…集光レンズ、５０４…撮像素子、５０５…透明部材、
６０１…発光素子、６０２…スリット、６０３…受光素子、６０４…撮像範囲
８０１…固定しきい値、８０２…変動しきい値
９０１…Ｘ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最初の位置、９０２…Ｘ軸方向の各ラインの中点位置９０３…Ｘ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最後の位置、９０４…閾値、９０５…Ｘ軸方向の中点位置の度数分布、９１１…Ｙ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最初の位置、９１２…Ｙ軸方向の各ラインの中点位置９１３…Ｙ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最後の位置、９１４…閾値、９１５…Ｙ軸方向の中点位置の度数分布、９２０…撮像範囲の中心点、９２１…撮像された媒体画像、９２２…撮像された媒体の中心、９２４…撮像された媒体の特徴領域
１００１…基準媒体画像、１００２…基準媒体画像の特徴領域、１００３…扇形領域、１００４…基準媒体画像を環状領域ごとの扇形に分割した領域、１００５…基準媒体画像の中心、
１２０１ａ…装置Ｘでの硬貨画像、１２０１ｂ…装置Ｙでの硬貨画像、１２０２ａ…硬貨画像の特徴領域、１２０２ｂ…硬貨画像の特徴旅行き、１２０３…従来手法の特徴領域、１２０４ａ…装置Ｘでの撮像画像の中心、１２０４ｂ…装置Ｙでの撮像画像の中心、１２０５ａ…装置Ｘでの硬貨画像の中心、７５ｂ…装置Ｙでの硬貨画像の中心、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬貨等の媒体を検知する装置およびその硬貨等の表面模様を識別するような媒体識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送路上を通る硬貨等の表面模様を読み取る識別装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の画像読取装置は、搬送装置によって搬送される読取媒体の通過を検出する位置センサと、読取媒体が読取部位に達したときに、読取媒体を撮像するＣＣＤカメラとを備えている。
【０００３】
しかしながら、前記文献では、様々な外形の異なる媒体を識別するとき、撮像エリアが大きくなるため、媒体検知センサの個数が多くなり、かつ媒体の模様の撮像範囲に影響しないような場所に媒体検知センサを搭載できない。そこで、現在では読取部位を挟んで対向配置された発光素子及び受光素子から媒体位置検出センサが構成されている。
【０００４】
また、硬貨等の表面模様を読み取る識別装置としては、例えば特許文献２に記載されているものが知られている。この文献には円形物の画像データを複数の環状領域に区分し、その環状領域ごとに扇形に分割した扇型領域毎の模様の有無を検出し、この模様の有無データに基づいて円形物の模様を識別するものである。
【０００５】
また、媒体表面を読み取る識別装置ではレンズなどの部品ばらつきや装置の組立のばらつきなどにより、同じ媒体を撮像しても装置によっては、撮像倍率が変化するため撮像された媒体の画像である媒体画像の大きさ、例えば媒体画像の外形、媒体画像の直径などが異なってくる。そのため識別に使用する媒体画像の特徴情報領域を大きくし、装置ごとの画像大きさのばらつきを吸収している。
【０００６】
また、通常の搬送路では媒体を搬送させるため、媒体の厚み以上に搬送路のスペースを確保しており、媒体の通過する高さ位置が変わると、撮像距離が変化し、撮像された媒体の大きさが変化する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８４３３８号公報
【特許文献２】特願平１０−３１８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来例によれば、搬送される媒体表面の模様を画像で読み取る装置では、媒体が撮像領域に来たかどうかを検知するために、媒体検知センサを媒体の厚み方向に対してセンサを搭載している。媒体検知センサは、媒体投入前にセンサ透過量を一定になるよう調整し、媒体が通過時のセンサ遮光量が一定値以上かどうかにより媒体検知を行っている。その後、カメラなど撮像手段で撮像を行い、撮像された画像から媒体の外形、表面模様について識別を行っている。
【０００９】
媒体識別装置では、異なる媒体識別装置間で同じ基準媒体画像を記憶し、この基準媒体画像と搬送されてきた媒体を撮像した媒体画像との一致度から媒体の種類を判定する。しかし、カメラは環境、組立、設置、部品のばらつき等により、装置ごとに媒体画像を撮影するときの撮像倍率が異なる。この結果、撮像された媒体画像の大きさが異なることとなり、想定した位置と異なる位置の模様を媒体の一致度の判定対象とすることがある。このような環境、組立、設置、部品のばらつき等による媒体の一致度の判定対象である媒体画像の特徴領域と予め記憶された基準媒体画像の特徴領域の位置との差分を許容するために、従来では媒体画像の特徴領域を大きくする必要があり、詳細模様の識別ができなかった。
【００１０】
さらに、媒体搬送中にセンサ光軸上に糸くず、紙切れ、埃等の異物が滞留した場合に、カメラを撮像させるためのセンサが媒体を検知できなくなり、不適当なタイミングでの撮像により撮像範囲に媒体の一部が含まれないような状態での撮像がされる等、媒体が正常な状態で撮像されずに装置が誤動作する問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、媒体検知センサを用いて、カメラの倍率調整を行い、模様識別の性能を向上させると共に、異物、埃が滞留した場合でも搬送された媒体が撮像領域に到達した際、識別できる媒体識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する記憶部と、搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段と、基準媒体画像及び撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段と、基準媒体画像又は撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段と、第一の補正手段により大きさの一致した媒体画像と基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段とを有することを特徴とする媒体識別装置
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、媒体の搬送状態によらず微細な模様が検出可能になり、高精度な媒体識別装置を提供することができる。また異物、埃等による誤検知を低減する媒体識別装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図１３を参照して、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態は、銀行などの金融機関に設置される例えばＡＴＭ（Automated Teller Mａchine）のような自動取引装置内部さらには、精算機、券売機等の硬貨を取扱う各種機器に内蔵され硬貨の識別装置に関するものである。
【００１５】
図１は、本発明に係るＡＴＭの内部に設けた硬貨識別装置の内部構造図である。１０１は硬貨識別装置の筐体であって、その上面の一端側には入出金口１０２が設けられている。入出金口１０２には、入金される硬貨が投入され、また出金される硬貨や返却される硬貨が放出される。この入出金口１０２は、本発明における返却口の一実施形態である。入出金口１０２の内部には、投入硬貨や放出硬貨を受ける回転自在なバケット１０２ａが設けられている。１０３は繰出し部であって、バケット１０２ａの回転によって入出金口１０２から下方へ放出された硬貨を一枚分離機構で１枚づつ分離して識別部１０４へ送り出す。識別部１０４は、入金される硬貨の真偽および金種を鑑別する。１０５は一時保留部であって、識別部１０４で真硬貨であると鑑別された硬貨を一時的に保留する。
【００１６】
１０６は入金された硬貨を金種別に収納する金種別スタッカ、１１１は入金された硬貨を搬送する入金搬送部である。入金取引が成立すると、一時保留部１０５に保留されている硬貨は、識別部１０４を通って金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振分けられる。
【００１７】
１１３は出金搬送部であって、横搬送部１１２および縦搬送部１１４からなる。横搬送部１１２は、硬貨を搬送するベルトと、ベルト上の硬貨を１枚ずつ分離して縦搬送部１１４へ送り出す分離機構とを備えている。縦搬送部１１４は、対向するベルト間に硬貨を挟んで搬送する機構となっている。１１５は水平搬送ベルトであって、出金時に金種別スタッカ１０６の下部から放出される硬貨をベルト上で受けて、出金搬送部１１３へ送る。
【００１８】
１０７は硬貨カセットであって、各金種の硬貨が混在して収納されている。１１６は硬貨カセット１０７から繰り出される硬貨を搬送し、また硬貨カセット１０７へ収納される硬貨を搬送する縦搬送ベルトである。硬貨カセット１０７は、始業時に硬貨識別装置１０１にセットされ、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ１０６へ分配する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１１４から出金搬送部１１３を通って入出金口１０２へ放出され、繰出し部１０３により１枚ずつ繰り出されて識別部１０４で金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振り分けられる。１１０は回収カートリッジであって、入出金口１０２に残っている取り忘れ硬貨や、出金硬貨のうち識別結果が異常と判定されたリジェクト硬貨などを回収する。
【００１９】
１０８は一括スタッカであって、金種別スタッカ１０６が満杯となった場合に、金種別スタッカ１０６へ振分けることの出来ない入金硬貨を回収する。この一括スタッカ１０８には、各金種の硬貨が混在して収納される。また、一括スタッカ１０８は、金種別スタッカ１０６の硬貨残量が少なくなると、収納硬貨を繰り出して金種別スタッカ１０６へ補充する。このとき、繰り出された硬貨は、縦搬送部１１４から出金搬送部１１３を通って入出金口１０２へ放出され、繰出し部１０３により１枚ずつ繰り出されて識別部１０４で金種を識別された後、入金搬送部１１１により金種別スタッカ１０６に振分けられる。１０９は磁気センサからなる出金判別部であって、入出金口１０２の付近（出金搬送部１１３の出口）に設けられている。
【００２０】
図２は、図１のＡ部における識別部のブロック図である。バス２００に各構成要素が接続されている。制御部２０１は、各構成要素に指示を出し、図１のＡ部における識別部の制御を行っている。例えば媒体を搬送する搬送部への制御等がある。記憶部２０５（第一の記憶手段ともいう）は、装置毎に倍率などのパラメータと、国内６金種分の硬貨の画像から抽出された特徴情報や硬貨の渦電流損から抽出された導電率の情報などテンプレートを記録している。また、予め基準媒体画像、基準媒体画像の中心位置、基準媒体画像の半径及び基準媒体画像の撮像倍率、補正倍率等も記憶している。
【００２１】
模様判定部２０８は、記憶部２０５に予め登録された硬貨画像の特徴領域と、模様検知部２０３で撮像された硬貨の画像から抽出された特徴領域とを比較することにより、硬貨の外形と表面の模様に基づく金種、真偽判別を行う。
【００２２】
媒体検知部２０２は硬貨が搬送されてきたかどうかを判定する。媒体検知退避部２０６は識別時に媒体が搬送されてきたかどうかを判定するために媒体検知部２０６から一定間隔で入力されるデータを一時的に保持するメモリである。画像退避部２０７は識別時に撮像された画像を模様判定部２０８で判別するために一時的に保持するメモリである。
【００２３】
磁気判定部２０９は記憶部２０５に予め登録されたの硬貨渦電流損の特徴情報と、磁気検知部２０４で検知された硬貨の渦電流損から抽出された特徴情報とを比較することにより、媒体の導電率情報について金種、真偽判別を行なう。
【００２４】
硬貨判定部２１０は模様判定部２０８と磁気判定部２０９から得られた結果から硬貨の識別を行い、該当する硬貨の金種、真偽を識別する。
【００２５】
図３は、図１のＡ部における識別部の内部構造図であり、媒体検知部２０２、模様検知部２０３、磁気検知部２０４から構成されている。
【００２６】
搬送路３０１は、ループ上の平ベルトから成り、上記平ベルトを駆動させる駆動部（図示しない）で硬貨３０２が一方向Ａに搬送されるよう回転させている。硬貨３０２は、上記搬送路３０１上に１枚ずつ間隔を設けて分離された状態で搬送され、上記媒体検知部２０２での検知領域３０３に到達したタイミングで模様検知部２０３に撮像を行なうよう指示する。そして、模様検知部２０３は硬貨３０２の外形および硬貨３０２表面の模様を検知し、模様判定部２０８により硬貨３０２の外形、模様判定を行なっている。また、搬送されてきた硬貨３０２が磁気検知部２０４を通過するとき、磁気検知部２０４は、硬貨３０２の渦電流損を検知し、硬貨３０２の導電率判定を行なっている。
【００２７】
図４は、図３の識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた磁気検知部２０４を側面から観た構造図である。
【００２８】
磁気検知部２０４には、搬送路の上側にコイル４０１ａ、下側にコイル４０１ｂが設けられており、それらのコイルから磁界が発生させている。そして、硬貨３０２が磁気検知部を通過するとき、硬貨に発生する渦電流をコイル４０１ａ、４０１ｂが検知している。
【００２９】
図５は、図２の硬貨識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた模様検知部２０３を側面から観た構造図である。
【００３０】
模様検知部２０３では硬貨３０２の外形、模様を判定している。模様検知部２０３の内部には、斜め横から発光素子５０１が円環状に設けられており、撮像エリア全体を均一に照射している。そして硬貨５０２の表面で生じる反射光を取込むための集光レンズ５０３、この集光レンズ５０３を介して反射光を受ける撮像素子５０４、および硬貨３０２の表面で生じる反射光を通すガラス等の透明部材５０５とを備え、硬貨５０２の表面の凹凸形状（模様や刻印）を光学的に検知している。ここで言う透明部材５０５は、光透過性ガラスあるいは光透過性プラスチック等、光を透過させる透過性材料全般を示すものである。
【００３１】
図６は、図２の硬貨識別部の部分構造図であり、硬貨識別装置内に設けた媒体検知部２０２を上面から観た構造図である。
【００３２】
媒体検知部２０２内部では硬貨側面に一対の投受光素子を設けられており、発光素子６０１及び、該発光素子６０１から発する照射光をスリット６０２を介して受ける受光素子６０３とで構成されており、硬貨３０２が媒体検知領域３０３に到達したかどうかを光学的に検知している。６０４は搬送されてきた媒体を撮像する撮像範囲である。
【００３３】
図７は、媒体の媒体識別の処理フローを示す。
【００３４】
媒体識別では、透過量取得処理７０１〜媒体長さ計算７０３により媒体検知を行い、媒体撮像７０４で媒体を撮像し撮像画像を取得し、中心計算７０５〜模様判定７１２により模様識別を行なう。以下（１）〜（１２）により、各ステップの詳細を説明する。
【００３５】
（１）透過量取得処理７０１では媒体検知退避部２０６は媒体検知部２０２から一定間隔ｔごとに受光素子６０３から入力された透過量を順次図８−４のバッファ領域（第二の記憶手段もという）に蓄えていき、最終のバッファ領域になれば次に受光素子６０３から入力される透過量は先頭のバッファ領域に蓄える。また、透過量取得処理７０１では一定間隔ｔ毎に受光素子６０３の透過量をバッファ領域に蓄えるとともに、現時点で入力された透過量Ｂと所定時間前の透過量（例えば４×ｔ前の透過量）Ａとを比較し、Ｂ／Ａ算出する。
【００３６】
（２）媒体検知部２０２は、媒体検知判定７０２にて、透過量取得処理７０１で算出された透過量の比率Ｂ／Ａから閾値８０２を算出し、その閾値８０２より遮光したかどうかで媒体検知の判定を行なう。なお、透過量の比率と閾値８０２の関係は記憶部２０５に記憶する方法や、一定の関数により算出する方法がある。
【００３７】
ここで透過量取得処理７０１と媒体検知判定７０２の詳細について図８−１〜図８−４を用いて説明する。
【００３８】
図８−１は媒体検知部２０３で硬貨検知時の波形である。横軸は時間であり、縦軸は遮光レベルを示す。この波形では媒体がない場合は、媒体検知部の発光素子６０１からの照射で受光素子６０３が透過するため、遮光量は少なくなり遮光レベルが低くなる。逆に媒体が媒体検知領域に搬送されてきた場合、受光素子６０３の遮光量が多くなり遮光レベルが高くなる。
【００３９】
従来では硬貨３０２が搬送されてきたとき、媒体検知部の受光素子６０３の遮光量が固定閾値８０１より大きくなった場合、媒体が搬送されたと判断して、模様検知部２０３に撮像指示を行なう。
【００４０】
しかし、媒体検知部２０２は硬貨とともに入出金口１０２から糸くずなどの異物や埃が搬送されてくることがある。そして、その異物が媒体検知部２０２の媒体検知領域に滞留し受光素子６０３の遮光量が固定閾値８０１より大きくなった場合、媒体検知部が硬貨検知をできなくなる。そのため、模様検知部２０３に撮像指示できなくなり、識別装置は搬送媒体の識別ができなくなる。
【００４１】
本実施形態では固定閾値８０１に対する受光素子６０３の遮光量で硬貨を検知するのではなく、図８−２のように受光素子６０３に透過されている光量の比率から硬貨を検知し閾値８０２を変更する（変更手段）。
【００４２】
図８−４は媒体検知部２０２から一定間隔毎に受光素子６０３から入力される透過量を一時記憶する媒体検知退避部２０６のバッファ領域である。
【００４３】
これらより異物や埃が残留された場合でも、図８−３のように受光素子６０３の残りの透過量で媒体検知および外形検出が可能になる。
【００４４】
（３）続いて、媒体検知部２０２は、媒体長さ計算７０３にて、媒体検知判定にて媒体を検知した時刻と媒体が検知できなくなった時刻の差分、すなわち、媒体が媒体検知部２０２により検知される位置に到達していることで、遮光量が閾値以上の状態となっている時間、および媒体搬送速度から、硬貨の外形を算出する（第一の算出手段）。なお、硬貨識別部の搬送速度が等速でない場合でも硬貨識別部１０４にエンコーダなど媒体搬送距離に対するパルスを出力する機構を構成し、媒体通過に要した時間のエンコーダのパルス数で判定しても良い。
【００４５】
（４）模様検知部２０３は、媒体撮像７０４で媒体を撮像し撮像画像を取得する。
【００４６】
以下では、中心計算７０５〜模様判定７１２について説明する。
【００４７】
（５）模様検知部２０３は、中心計算７０５で撮像した画像から硬貨画像の中心を算出する。中心計算により媒体画像の中心位置を算出する方法を図９−１、図９−２を用いて説明する。
【００４８】
図９−２において、９２０は撮像範囲の中心を表す。９２１は撮像された媒体の画像である媒体画像を表す。９２２は媒体画像の中心を表す。６０４はカメラにより撮像される範囲である撮像範囲を表す。なお、撮像手段であるカメラは撮像領域内の所定位置が一致するように設置されている。即ち、模様検知部２０３は予め位置決めがされており、本実施例の場合、撮像範囲の中心が撮像画像の中心９２０になるよう設定されている。
【００４９】
撮像画像の横軸（Ｘ軸）方向の各ラインに対して、一定閾値以上を有する画素の最初の位置９０１と一定閾値９０４以上を有する画素の最後の位置９０３との中点を中点位置９０２として算出し、その各ラインの中点位置９０２の度数分布９０５に対して、最も分布の高いところを媒体画像の中心のＸ座標とする。
【００５０】
撮像画像の縦軸（Ｙ軸）方向の各ラインに対して、一定閾値以上を有する画素の最初の位置９１１と一定閾値９１４以上を有する画素の最後の位置９１３との中点を中点位置９１２として算出し、その各ラインの中点位置９１２の度数分布９１５に対して、最も分布の高いところを媒体画像の中心のＹ座標とする。
【００５１】
このようにして、撮像画像の中心を原点としたときの、媒体画像の中心９２２の相対位置を決定する。
【００５２】
（６）模様検知部２０３は、半径計算７０６で媒体画像の中心９２２が算出されたラインに対して、中心位置９２２から各ラインの一定閾値以上を有する画素の最初の位置あるいは最後の位置への変位量の平均から円形媒体の半径を算出する。
【００５３】
（７）模様検知部２０３は、媒体中心補正７０７にて、撮像された媒体画像の中心位置と基準媒体画像の中心位置を一致させる）。媒体中心補正について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００５４】
図１０は基準媒体画像を表した図である。基準媒体画像１００１とは出荷前に基準媒体を複数の装置に搬送して撮像された画像から作成した媒体画像である。１００２は模様識別で一致度を判定する領域である特徴領域を表している。１００４は基準媒体画像１００１を基準媒体画像の中心１００５から複数の環状領域毎の扇形の領域１００３に区分する方法を示している。
【００５５】
なお、予め基準媒体画像、基準媒体画像の中心位置、基準媒体画像の半径及び基準媒体画像の撮像倍率等は記憶部２０５に記憶している。
【００５６】
図１１は基準媒体画像と撮像された媒体画像を表している。ここで媒体中心補正７０７は中心計算７０５により算出した撮像された媒体画像の中心９２２と予め記憶された基準媒体画像の中心１００５を一致させるように画像を移動する。
【００５７】
（８）模様検知部２０３は、金種判別７０８にて、模様識別をする前処理として、撮像された媒体画像の大きさから、搬送された媒体の種類を判定する。即ち、当該搬送された媒体の種類を予め記憶した媒体の大きさと媒体の種類の関係を示したテーブル等に基づき、半径計算７０６により算出した媒体の半径から、媒体の種類を判定する処理である。なお、本処理は以降の処理で対象とすべき媒体の種類を絞っているに過ぎず、本処理にて媒体の種類を最終決定しているわけではない。
【００５８】
（９）模様検知部２０３は、変位量補正７０９にて、環境、組立、部品、設置等のばらつきにより撮像された媒体画像９２１とあらかじめ記憶部２０５に記憶された異なる装置で同じ画像である基準媒体画像１００１の撮像倍率の差異を補正するため媒体中心補正７０７により、媒体画像の中心の位置を一致させた両媒体画像において、いずれかの中心から特徴領域への変位量に補正倍率を乗算し、両媒体画像の中心から基準媒体画像の特徴領域の変位量と撮像された媒体画像の特徴領域の変位量が一致するにようにする。
【００５９】
すなわち、基準媒体画像又は撮像された媒体画像を所定位置から所定倍率に補正することにより媒体画像と基準媒体画像の大きさを一致させる（第一の補正手段）。
【００６０】
ここで図１２−１から図１２−３を用いて、変位量補正７０３について説明する。図１２−１と図１２−２は異なる装置Ｘと装置Ｙにて同じ硬貨３０２を撮像した画像である。１２０１ａ、１２０１ｂはそれぞれの媒体画像を表す。１２０２ａ、１２０２ｂは模様判定７１２に使用する特徴領域を表す。１２０４ａ、１２０４ｂは撮像範囲の中心を表す。１２０５ａ、１２０５ｂは撮像された媒体画像の中心を表す。１２０６ａ、１２０６ｂは撮像範囲を表す。
【００６１】
図１２−３は装置Ｘにて撮像された媒体画像１２０１ａと装置Ｙにて撮像された媒体画像１２０１ｂを重ね合わせた画像である。部品や装置の組立ばらつきにより、装置Ｘ装置Ｙの模様検知部の撮像倍率が異なるため、図１２−３のように、硬貨３０２の模様判定７１２に使用する特徴領域１２０２ａと１２０２ｂの中心からの相対位置も異なることとなる。
【００６２】
そのため従来では、複数の装置で当該硬貨種の識別を可能にするため、一致度の判定に使用する位置の特徴領域を領域１２０３のように拡大して識別を行っていた。特徴領域が大きいと、判定に用いたい微細部の模様領域を抽出することができず、精度の高い模様判定７１２を行うことができなかった。また硬貨の特徴領域は、模様がある領域とない領域が隣り合わせになっている領域とすることが多く、模様領域を大きく取ると有意な特徴を抽出することが困難になるため、硬貨の受付性能が向上しなかった。また偽造硬貨や変造硬貨に対しても、前記理由により有意な特徴を捉えることができないため、排除性能も向上しなかった。
【００６３】
中心計算７０５から算出された媒体画像の中心９２２を原点とした前記基準媒体画像の相対位置にある領域に対して補正倍率を乗算する変位量補正７０９を実施する。変位量補正７０９では、媒体画像の中心９２２からの相対位置(Ｘ１,Ｙ１) の領域を、記憶された補正倍率を乗算した中心９２２からの相対位置(ａ×Ｘ１,ａ×Ｙ１)の領域に移動する。
【００６４】
また、硬貨が搬送方向に対して一定速度で搬送される場合、媒体検知部２０２は、媒体長さ計算７０３にて硬貨が入力された時間から硬貨が出て行った時間に搬送速度をかけた距離ｒ１が硬貨の直径になるため、その媒体の長さと撮像された画像の媒体半径ｒ２から、模様検知部の撮像倍率２×ｒ２／ｒ１を算出する（第二の算出手段）ことができる。この場合、記憶部２０５で装置ごとの補正倍率を記憶しておく必要はない。なお、一定の速度で硬貨が搬送されない場合でも、装置内にエンコーダを用意し、媒体検知部で媒体通過中のパルス数を数えることにより、媒体の外形を算出し、補正倍率を計算することができる。補正倍率は特徴領域の変位量に対して乗算するとしたが、基準媒体画像に対して乗算してもよい。
【００６５】
（１０）模様検知部２０３は、画像変換７１０にて、図１３のように変位量補正７０９により撮像された媒体画像が基準媒体画像と同サイズになった後、撮像された媒体画像の中心９２２を中心として、基準媒体画像１００１と共に記憶していたの各扇形領域１００３と同サイズで同画素数となるように中心から複数の環状領域毎の扇形の領域１３０１に区分し、各領域にある画素の平均を対応する基準媒体画像１００１の扇形領域１００３の画素数から算出し、当該領域の特徴量となる１つの画素として画像を変換する。なお、基準媒体画像１００１についても、予め基準媒体画像の中心１００５から複数の環状領域毎の扇形に区分された領域１００３にある画素の平均を当該領域の特徴量となる１つの画素として記憶している。
【００６６】
（１１）模様検知部２０３は、回転検索７１１にて、前記画像変換７１０で変換された媒体画像の特徴領域１３０３を含む扇形領域を図１３のＡ方向に回転していき、基本媒体画像の特徴領域１００２を含む扇形領域の特徴量との一致度が最も高かった角度をその媒体が搬送された角度と判断し、媒体画像を当該角度に回転させ、媒体画像と基準媒体画像の特徴領域の位置を一致させる補正を行う（第二の補正手段）。
なお、特徴領域のみを回転させ一致度を判定するとしたが、画像の中心から特徴領域と等距離にある領域の媒体画像などの媒体画像の一部分あるいは媒体画像そのものを回転させ基本媒体画像の特徴量との一致度を判定することにより、より高い判定が可能となる。
【００６７】
（１２）模様判定部２０８は、模様判定７１２では前記回転検索７１１により検索された角度の画像について、記憶部２０５に予め登録された硬貨の特徴位置領域内の特徴と比較して当該硬貨種の模様かどうか判定する。
【００６８】
上述したように、従来では環境、装置、部品、設置、組立等のばらつきにより、撮像手段の撮像倍率が装置ごとに異なるため、撮像した媒体の画像である媒体画像と、予め記憶しておき、模様判定に用いる基準として利用する画像である基準媒体画像とで、模様の一致度を判定する模様領域である特徴領域の位置にずれが生じていた。そのため、前記位置ずれを補うため、大きな模様領域を一致度判定に用いる特徴領域として設定することにより識別を行なっていた。
【００６９】
そこで、本実施形態では、装置ごとの撮像倍率を記憶し、模様検知部２０６が、基準媒体画像の撮像倍率である基準撮像倍率と撮像倍率の比である補正倍率を撮像された媒体画像あるいは基準媒体画像に乗算することにより、基準媒体画像と撮像された媒体画像の大きさを一致させる補正を行い、特徴領域の詳細位置を算出し、より詳細な模様を用いた高精度な判定や識別を可能とする。なお、基準撮像倍率は予め記憶していてもよいし、基準媒体画像から算出してもよい。また、撮像倍率の代わりに補正倍率を記憶することによっても本発明の効果を得ることができる。
【００７０】
また、模様検知部２０６は、撮像手段により撮像された媒体画像を媒体の所定位置を中心として円環状に変換し、媒体画像の中心を基点にして、媒体画像の特徴領域を回転移動し、媒体画像と基準媒体画像の特徴領域を一致させる補正を行う。そして、模様判定部２０８が、基準媒体画像の特徴領域の位置との一致度を判定することにより、模様の詳細位置を検出する。このため、搬送される媒体がどのような角度で搬送されても、判定に用いる模様の位置を検出することができ、精度の良い識別が可能となる。なお、媒体画像の特徴領域を回転移動する代わりに、基準媒体画像の特徴領域を回転移動しても良い。
【００７１】
また、媒体画像の所定位置について、媒体画像の画素分布から一意の場所として決定することができる位置であれば良い。例えば、硬貨などの場合、円の中心を所定位置としても良く、また紙葉類などの所定の場所に穴が開いている場合は、その位置を所定位置としても良い。
【００７２】
また、搬送された媒体が搬送方向に対して搬送路上の糸くず等により、媒体を撮像する距離が変化していたことにより、前記撮像手段で撮像された媒体画像の大きさが変化する場合がある。
【００７３】
このような場合でも、本発明では検知センサを用いて媒体検知部２０６が、媒体の外形を算出するとともに、撮像された媒体画像の外形と検知センサで測定された媒体の外形の比率を算出し直す。これにより、撮像された媒体画像の大きさが変化しても、記憶部２０５に記憶していた撮像倍率や補正倍率にフィードバックをかけることが可能となる。すなわち、撮像された媒体画像に応じて撮像倍率や補正倍率を動的に変更ことが可能となる。また、媒体検出用のセンサと共用することができ、コストダウンを図ることもできる。
【００７４】
これらの結果、より詳細な硬貨の判定・識別が可能となり、媒体が偽造されていたり、変造されていたりしても、排除することが可能となる。
【００７５】
また、従来では外部から異物、埃が滞留した場合に、媒体検知部で媒体の検知ができなくなるため、その後の識別ができなかった。本発明では媒体が通過したときのセンサの透過量と所定期間前のセンサの透過量との変化率に応じて媒体検知の判定を行なう閾値を動的に変更することを可能にしたので、異物、埃が滞留した場合でも残りの透過量から媒体の有無や外形を検知することにより、その後の媒体振り分け装置にて、複数の媒体を振り分けることができる。
【００７６】
本実施形態では硬貨の詳細模様部分を検知することができ、また外部からの異物に対しても問題ないよう設計が成されており、識別性能に秀でた硬貨識別装置を提供している。
【００７７】
なお、本実施例は媒体として硬貨を用い、硬貨装置として説明したが、例えば紙葉類、カード、ゲームコインなどの搬送可能な媒体でもよく、媒体の模様を識別する装置或いは媒体を検知する装置全般に適用できるものである。また、顔認証、指静脈などの生体認証などに用いる生体画像を識別対象とし、撮像される識別対象が撮像領域内にあることを検知することに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】硬貨識別装置の内部構造図
【図２】硬貨識別部のブロック図
【図３】硬貨識別部の内部構造図
【図４】磁気検知部の内部構造図
【図５】模様検知部の内部構造図
【図６】媒体検知部の内部構造図
【図７】媒体識別の処理フロー
【図８−１】固定しきい値での媒体検知時の波形
【図８−２】変動しきい値での媒体検知時の波形
【図８−３】異物が滞留したときでの媒体検知波形
【図８−４】媒体検知退避部のバッファ
【図９−１】媒体画像の中心位置算出の図
【図９−２】撮像画像
【図１０】基準媒体画像
【図１１】撮像媒体の中心補正の図
【図１２−１】装置Ｘの模様検知部で撮像された画像
【図１２−２】装置Ｙの模様検知部で撮像された画像
【図１２−３】異なる装置で撮像された媒体画像を重ね合わせた図
【図１３】撮像された媒体画像を扇形区分した図
【符号の説明】
【００７９】
１０１…硬貨識別装置の筐体、１０２…入出金口、１０３…繰出し部、１０４…識別部、１０５…一時保留部、１０６…金種別スタッカ、１０７…硬貨カセット、１０８…一括スタッカ、１０９…出金判別部、１１０…回収カートリッジ、１１１…入金搬送部、１１２…横搬送部、１１３…出金搬送部、１１４…縦搬送部、１１５…水平搬送ベルト、１１６…縦搬送ベルト
２００…バス、２０１…制御部、２０２…媒体検知部、２０３…模様検知部、２０４…磁気検知部、２０５…記憶部、２０６…媒体検知退避部、２０７…画像退避部、２０８…模様判定部、２０９…磁気判定部、２１０…硬貨判定部、
３０１…搬送路、３０２…硬貨、３０３…媒体検知領域、
４０１ａ…コイル、４０１ｂ…コイル、
５０１…発光素子、５０３…集光レンズ、５０４…撮像素子、５０５…透明部材、
６０１…発光素子、６０２…スリット、６０３…受光素子、６０４…撮像範囲
８０１…固定しきい値、８０２…変動しきい値
９０１…Ｘ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最初の位置、９０２…Ｘ軸方向の各ラインの中点位置９０３…Ｘ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最後の位置、９０４…閾値、９０５…Ｘ軸方向の中点位置の度数分布、９１１…Ｙ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最初の位置、９１２…Ｙ軸方向の各ラインの中点位置９１３…Ｙ軸方向の各ラインの一定閾値を有する画素の最後の位置、９１４…閾値、９１５…Ｙ軸方向の中点位置の度数分布、９２０…撮像範囲の中心点、９２１…撮像された媒体画像、９２２…撮像された媒体の中心、９２４…撮像された媒体の特徴領域
１００１…基準媒体画像、１００２…基準媒体画像の特徴領域、１００３…扇形領域、１００４…基準媒体画像を環状領域ごとの扇形に分割した領域、１００５…基準媒体画像の中心、
１２０１ａ…装置Ｘでの硬貨画像、１２０１ｂ…装置Ｙでの硬貨画像、１２０２ａ…硬貨画像の特徴領域、１２０２ｂ…硬貨画像の特徴旅行き、１２０３…従来手法の特徴領域、１２０４ａ…装置Ｘでの撮像画像の中心、１２０４ｂ…装置Ｙでの撮像画像の中心、１２０５ａ…装置Ｘでの硬貨画像の中心、７５ｂ…装置Ｙでの硬貨画像の中心、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を識別する媒体識別装置であって、
媒体を搬送する搬送手段と、
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する第一の記憶手段と、
前記搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段と、
前記基準媒体画像及び前記撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段と、
前記基準媒体画像又は前記撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより前記媒体画像と前記基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段と、
前記第一の補正手段により大きさの一致した前記媒体画像と前記基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段とを有することを特徴とする媒体識別装置。
【請求項２】
請求項１記載の媒体識別装置であって、
前記搬送される媒体が所定の位置に到達していることを検知する検知手段を備え、
前記検知手段による前記搬送される媒体を検知した情報から前記媒体の大きさを算出する第一の算出手段を有することを特徴とする請求項１記載の媒体識別装置。
【請求項３】
前記第一の算出手段により算出された媒体の大きさと前記媒体画像の大きさとの比率から前記所定倍率を算出する第二の算出手段を有することを特徴とする請求項２記載の媒体識別装置。
【請求項４】
前記検知手段は、センサの透過量が閾値を超えることにより媒体を検知し、
前記閾値を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項２または３記載の媒体検知装置。
【請求項５】
前記第一の記憶手段は、前記センサの透過量と前記記憶された所定期間前の前記センサの透過量との変化率に対応する前記閾値とを予め記憶し、
所定期間前の前記センサの透過量を記憶する第二の記憶部を有すること
を特徴とする請求項４記載の媒体検知装置。
【請求項１】
媒体を識別する媒体識別装置であって、
媒体を搬送する搬送手段と、
媒体の識別に用いる画像である基準媒体画像を予め記憶する第一の記憶手段と、
前記搬送手段により搬送される媒体を撮像する撮像手段と、
前記基準媒体画像及び前記撮像手段により撮像された媒体の画像である媒体画像の所定位置を検知する手段と、
前記基準媒体画像又は前記撮像手段により撮像された媒体画像を前記所定位置から所定倍率に補正することにより前記媒体画像と前記基準媒体画像との大きさを一致させる第一の補正手段と、
前記第一の補正手段により大きさの一致した前記媒体画像と前記基準媒体画像との所定の模様の位置を一致させる第二の補正手段とを有することを特徴とする媒体識別装置。
【請求項２】
請求項１記載の媒体識別装置であって、
前記搬送される媒体が所定の位置に到達していることを検知する検知手段を備え、
前記検知手段による前記搬送される媒体を検知した情報から前記媒体の大きさを算出する第一の算出手段を有することを特徴とする請求項１記載の媒体識別装置。
【請求項３】
前記第一の算出手段により算出された媒体の大きさと前記媒体画像の大きさとの比率から前記所定倍率を算出する第二の算出手段を有することを特徴とする請求項２記載の媒体識別装置。
【請求項４】
前記検知手段は、センサの透過量が閾値を超えることにより媒体を検知し、
前記閾値を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項２または３記載の媒体検知装置。
【請求項５】
前記第一の記憶手段は、前記センサの透過量と前記記憶された所定期間前の前記センサの透過量との変化率に対応する前記閾値とを予め記憶し、
所定期間前の前記センサの透過量を記憶する第二の記憶部を有すること
を特徴とする請求項４記載の媒体検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１２−３】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１１０３２５（Ｐ２００９−１１０３２５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８２６２８（Ｐ２００７−２８２６２８）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（５０４３７３０９３）日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 (1,225)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（５０４３７３０９３）日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 (1,225)
【Ｆターム（参考）】
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