画像処理装置及び画像処理方法
【課題】搬送される媒体と読取装置との距離が変化しても、安定した媒体判別が可能な画像処理装置を提供すること。
【解決手段】表面に印刷画像を有する媒体１０を搬送する媒体搬送路１１と、前記媒体１０の表面に光Ｈを照射し、その反射光Ｔから印刷画像情報を取得して前記媒体１０を判別する画像処理装置であって、正当な印刷画像情報１５２を予め記憶する記憶部１５と、前記反射光Ｔを取得する複数の光学センサを有する。複数の光学センサは媒体搬送路１１内における媒体１０の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する。その複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からそれぞれ取得した前記印刷画像情報１５１ａ〜１５１ｃの中から合焦な一の印刷画像情報と、前記記憶部１５に記憶している前記印刷画像情報１５２と比較して、その媒体１０を判別する。
【解決手段】表面に印刷画像を有する媒体１０を搬送する媒体搬送路１１と、前記媒体１０の表面に光Ｈを照射し、その反射光Ｔから印刷画像情報を取得して前記媒体１０を判別する画像処理装置であって、正当な印刷画像情報１５２を予め記憶する記憶部１５と、前記反射光Ｔを取得する複数の光学センサを有する。複数の光学センサは媒体搬送路１１内における媒体１０の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する。その複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からそれぞれ取得した前記印刷画像情報１５１ａ〜１５１ｃの中から合焦な一の印刷画像情報と、前記記憶部１５に記憶している前記印刷画像情報１５２と比較して、その媒体１０を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙葉類の真偽を判別するための画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銀行等の金融機関において紙幣の金種や真偽を判別することは重要な項目の一つである。このような目的のために現金自動預け払い機（ＡＴＭ）に投入された紙幣の真偽、金種の判別にあたっては、投入された紙幣の外形サイズやその厚さ情報以外に印刷パターンにより金種、真偽、正損などの判定が光学的手段により確認されている。
【０００３】
このような機器において、紙幣（媒体）をスムーズに機器内を搬送させるためには、紙幣の厚みの数倍以上の寸法を確保した媒体搬送間隙（１〜３ｍｍ）が必要となる。その際、紙幣がこの媒体搬送間隙を上下に自由に動くことになるため、光学読取時に照度の均一性が確保できないことがある。そこで例えば、印刷パターン読取装置において、光源から発せられた光を導光体内を経てから媒体に向けて出射させ、かつ、長手方向に直交する導光体の断面における光出射面の辺の長さを導光体の受光素子方向への厚みよりも長くし、導光体からの光の出射角を大きくすることで光強度の高い部分を広くして、紙幣が媒体搬送間隙を上下に自由に動いても、安定して読み取りができるようにした技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
また例えば、電子機器に係わる焦点検出機能として、焦点が合っている詳細な画像ほどその圧縮画像データ量、コントラストが高いことに着目し、撮像位置を変えて連続撮影された複数の画像の圧縮画像データ量、若しくはコントラストを比較することにより焦点が合った画像を選択する技術がある（特許文献２参照）。この技術では、初めに検出された合焦点で露光処理し生成された画像信号を画像処理して圧縮化を行い、次いで検出された合焦点から所定の値だけ近距離側、遠距離側に変更した焦点で同様の撮影処理を行い圧縮化する。これらの圧縮画像データのデータ量を比較して、データ量が最大のものを選択するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４６７２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、導光体からの光の出射角を大きくすることや焦点深度の広い光学系が必要となる可能性があり、部品及び機器の大型化が懸念される。
【０００７】
また、特許文献２記載の技術はデジタルカメラであって、複数のレンズ位置における撮影処理に関するもので、複数の圧縮画像データを比較することを開示するものであるが、同時並行動作ではなく、媒体の搬送動作中に画像取得できるものではない。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、搬送される媒体と読取装置との距離が変動しても、安定した媒体判別が可能な画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に関する画像処理装置は、表面に画像を有する媒体を搬送する媒体搬送路と、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理装置であって、正当な画像情報を予め記憶する記憶部と、前記反射光を取得し、前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサを設け、その複数の光学センサからそれぞれ取得した前記画像情報の中から選択される一の画像情報と、前記記憶部に記憶している正当な前記画像情報とを比較して、その媒体を判別する判別手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、媒体搬送間隙内に焦点位置の異なる複数の光学センサを配し、それらの各センサ取得情報の中から、一の光学センサを特定し、その光学センサが取得した印刷画像情報を選択し、正当な印刷画像情報と比較するので、媒体の判別性能を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に関する画像処理装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明に関する画像処理装置の要部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に関する画像処理装置の状態説明図である。
【図４】本発明に関する媒体例を示す平面図である。
【図５】本発明に関する画像処理部のブロック図である。
【図６】本発明に関する画像選択から比較判別までの概念を示す説明図である。
【図７】本発明に関する画像読取の動作フローチャートである。
【図８】本発明に関する画像処理動作フローチャートである。
【図９】本発明に関する高周波数成分を示すグラフである。
【図１０】本発明に関する光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。
【図１１】第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例を示す状態説明図である。
【図１２】第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例の光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、各図はこの発明が理解できる程度に各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係等を概略的に示したものに過ぎない。従って、この発明の構成は、図示の構成例に限定するものではない。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に関する画像処理装置の概略構成を示す説明図であり、図２は本発明に関する画像処理装置の要部構成を示す斜視図である。１は本実施の形態における画像処理装置であり、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）や両替機、自動販売機、ゲーム機等の装置に配設され、媒体１０の真偽を判別するために利用される。なお、媒体１０は、紙幣以外の金銭的価値を有する媒体（小切手、ギフト券、トラベラーズチェック、証券、施設利用券など）であってもよい。ここでは、媒体は紙幣である場合について説明する（以後、紙幣１０とし、図示では「千円券」とする）。
【００１４】
１１は媒体搬送路であって、搬送ガイドアッパ１１ａと搬送ガイドロワ１１ｂとの間に形成される媒体搬送間隙Ｇ（１〜３ｍｍ）を有している。なお、媒体搬送路１１には、紙幣１０を安全に搬送するための所定間隔で配置した図示しない搬送ローラや搬送監視のための位置検出手段が配置されている。更に、搬送ローラを所定の速度で回転させる図示しないモータや駆動回路及び制御回路により構成される。
【００１５】
ＬＥＤ１及びＬＥＤ２は、媒体搬送路１１を搬送される紙幣１０の幅方向に対して、略平行かつ直線状に並び、紙幣１０に光を照射するためのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ
Ｄｉｏｄｅ）からなる光源である。本実施の形態では、図２に示すように、照射光Ｈ１及びＨ２として搬送する紙幣１０に向けて光を照射する。なお、本実施の形態では２個配置しているがこれに限定されるものではない。この光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２はＬＥＤ駆動回路１２に接続され点灯制御される。
【００１６】
ＬＥＤ駆動回路１２は光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２に所定の電力を供給することで、所定の光量を有する照射光Ｈ１及びＨ２を発生させるものである。なお常時、作動して光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２を発光させても良いが、光量の出力が安定できる時間が確保できれば、紙幣１０の搬送制御に伴って作動しても良い。
【００１７】
ＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２からの照射光Ｈ１及びＨ２が紙幣１０の表面で反射した反射光Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ受光する光学センサである。更に、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は図２に示すように、紙幣１０の幅と略同一域を覆うアレイ状である。なお、画像情報として取得すべき範囲が限定されていれば、当該範囲のみを覆うものでも良いが、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）に投入された紙幣１０は向き（上下左右）が不規則なので、紙幣１０の横幅全域を覆うように構成している。なお、ＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は後述するように、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる距離に配置される。
【００１８】
図３は本発明に関する画像処理装置の状態説明図である。図１では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向のほぼ中央を紙幣１０が搬送される場合を図示しているが、図３（ａ）では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向の下端面側、即ち、搬送ガイドロワ１１ｂ側に沿って搬送される場合を示す。また図３（ｂ）では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向上端面側、即ち、搬送ガイドアッパ１１ａ側に沿って搬送される場合を示す。
【００１９】
Ｌ１〜Ｌ３は、各光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の焦点位置（距離）を図示したものである。光学センサＳＥＮ１の焦点位置Ｌ１は、図３（ａ）に示すように、光学センサＳＥＮ１の直下位置に設けられ、紙幣１０が搬送ガイドロワ１１ｂに沿って搬送される場合を想定して設定されている。即ち、光学センサＳＥＮ１は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の最も遠距離（下端面）に焦点（ピント）が合っている。
【００２０】
また、光学センサＳＥＮ２の焦点位置Ｌ２は図１に示したように、光学センサＳＥＮ２の直下位置に設けられ、紙幣１０が媒体搬送間隙Ｇの略中央に沿って搬送される場合を想定して設定される。即ち、光学センサＳＥＮ２は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の中央位置に焦点（ピント）が合っている。
【００２１】
また、光学センサＳＥＮ３の焦点位置Ｌ３は図３（ｂ）に示すように、光学センサＳＥＮ３の直下位置に設けられ、紙幣１０が搬送ガイドアッパ１１ａ側に沿って搬送される場合を想定して設定してある。即ち、光学センサＳＥＮ３は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の上端面に焦点（ピント）が合っている。
【００２２】
即ち、複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、媒体搬送路１１の媒体搬送間隙Ｇ内における紙幣１０の厚さ方向の異なる位置に焦点を有することになる。なお、本実施の形態の説明において各光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は同じ焦点距離を有するものを採用し、部品や駆動回路の共通化によるコスト低減を図る。従って、複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる距離になるように、例えば図示のように傾斜して配置されることになる。
【００２３】
Ｐはプリント配線基板であり、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を所定の間隔で配置し、図示しないフレームに固定されるものである。複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる位置に配置されるため、プリント配線基板Ｐは、媒体搬送路１１に対して傾斜して設けられ、なお、プリント配線基板Ｐと光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３、更には光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２を一体化した光学モジュールとしても良いことは言うまでもない。
【００２４】
図１に戻り、１３はＡ／Ｄコンバータであり、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３がそれぞれ受光し、発生したアナログ電気信号をデジタルデータにそれぞれ変換するものである。なお、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が受光し、発生したアナログ電気信号は図示しない増幅回路により増幅される。１４はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）であり、少なくとも図１に係わる画像処理全体を制御する。
【００２５】
１５は記憶部としてのメモリであり、ＭＰＵ１４に接続され、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３により検出された画像情報としての印刷画像データを一時的に格納する。更に、検出パターン判別に用いられる媒体の種別毎の、例えば紙幣１０の金種毎の後述する標準パターンデータ１６３が正当な印刷画像情報として予め格納されている。
【００２６】
Ｓは通過検知センサであり、媒体搬送間隙Ｇに対して、発光素子と受光素子を互いに対向して設けたものである。紙幣１０が矢印Ａ方向から媒体搬送路１１に取り込まれ、この通過検知センサＳの光軸位置に到達すると、紙幣１０により光軸が遮断されることになり、受光素子の出力が変化する。この変化量を二値化してＯＮ／ＯＦＦ信号として検出する。
【００２７】
図中の距離Ｂは、媒体搬送路１１の矢印Ａ方向において、通過検知センサＳの光軸位置から光学センサＳＥＮ１の直下位置までの距離である。距離Ｃは媒体搬送路１１の矢印Ａ方向において、光学センサＳＥＮ１の直下位置から光学センサＳＥＮ２の直下位置までの距離である。距離Ｄは同じく光学センサＳＥＮ２の直下位置から光学センサＳＥＮ３の直下位置までの距離である。
【００２８】
以上により、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２からの照射光Ｈ１及びＨ２が、紙幣１０の表面で反射した反射光Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３として受光され、アナログ電気信号として光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が出力する。このアナログ電気信号はライン単位で所定の搬送タイミング毎にサンプリングされ、それぞれ増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１３によりデジタル信号に変換される。ＭＰＵ１４はこの変換されたデジタル信号を検出パターンデータとして、後述する比較画像の選択処理を行う。その後、メモリ１５に格納している媒体毎の標準パターンデータ１６３と比較することで、正当な紙幣１０であるかどうかの判定結果を出力する。
【００２９】
図４は本発明に関する媒体例を示す平面図である。紙幣１０は、その表面に画像を有し、特に、その真偽を判別するための特徴部として比較画像域１０１を有している。この比較画像域１０１は、矢印Ａ方向に搬送される紙幣１０の先端１０２より距離Ｅだけ離れた上辺１０１ａから開始し、距離Ｗが終るまでの区間に設定されている。即ち、比較画像域１０１は、上辺１０１ａが所定の幅を有し、長さが距離Ｗの方形である。この比較画像域１０１に紙幣１０の額面を示す「千円」が印刷されていることとして説明する。
【００３０】
次に本発明における画像読取処理について説明する。図５は本発明に関する画像処理部のブロック図である。Ａ／Ｄコンバータ１３はＡ／Ｄ変換回路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃからなる。Ａ／Ｄ変換回路１３１ａ〜１３１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号を同時にかつほぼ並行してデジタル信号に変換できるよう構成されている。また、メモリ１５においても同様に画像メモリ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃからなる。画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃはＡ／Ｄ変換回路１３１ａ〜１３１ｃからのデジタル信号を格納する。１５２は媒体毎の標準パターンデータ１６３を格納している標準画像メモリである。
【００３１】
光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、前述のように焦点位置が異なるように配置されている結果、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３に対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納する画像情報の合焦レベルは異なる。画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃの内、最も合焦レベルの高い画像情報を格納する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃと標準画像メモリ１５２とが比較される。
【００３２】
ＭＰＵ１４は合焦検出回路１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、合焦判定回路１４２及び媒体判別回路１４３を有する。合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号の合焦レベルを検出し、合焦判定回路１４２に出力する。例えば、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を通過させ、所定周波数成分（例えば、中心周波数１ＭＨｚ）から検出する。
【００３３】
合焦判定回路１４２は、得られた合焦レベルに基づいて最も焦点（ピント）の合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの画像情報としての印刷画像データを選択する。例えば、帯域通過フィルタＢＰＦを用いて高周波数成分を取り出したとき、所定レベルを「レベル１」とすると、焦点が合っていない状態では「レベル１未満」になり、焦点が合っている状態では「レベル１以上」になる。そこで「レベル１以上」となる印刷画像データを生成した光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定する。
【００３４】
媒体判別回路１４３は、合焦判定回路１４２から出力された情報（例えば、ピントが合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の番号）に基づいて、当該光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３に対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃの印刷画像データを比較用の比較画像パターンとして選択する。そして、標準画像メモリ１５２に格納されている標準パターンデータ１６３と比較し、紙幣１０の真偽を判別するものである。なお、標準パターンデータ１６３としては金種毎や表裏別に複数が用意されているが、それらの複数の標準パターンデータの中から比較判別する標準パターンデータ１６３の抽出は、紙幣１０の外形サイズ等により事前に選択されることとする。
【００３５】
また、図６は本発明の画像選択から比較判別までの概念を示す説明図である。なお、ピンボケ画像は印刷画像パターン１６１ａと１６１ｃとし、画像に斜線を加えて図示する。光学センサＳＥＮ１から得られ画像メモリ１５１ａに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ａとして示し、光学センサＳＥＮ２から得られ画像メモリ１５１ｂに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ｂとして示し、光学センサＳＥＮ３から得られ画像メモリ１５１ｃに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ｃとして示す。
【００３６】
一方、ほぼ並行して光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号は合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃにより合焦レベルが検出され、合焦判定回路１４２により最も焦点が合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が判定される。ここでは、光学センサＳＥＮ２が最も焦点が合っている判定とする。そこで最も焦点が合っている光学センサＳＥＮ２からの印刷画像パターン１６１ｂが比較画像パターン１６２として選択される。これが標準画像メモリ１５２に格納されている標準パターンデータ１６３と比較され、正当な紙幣１０であるかが判別される。
【００３７】
図７は本発明の画像読取動作を示すフローチャートであり、図８は本発明の画像処理動作を示すフローチャートである。なお、フローチャートにおけるＳは動作ステップを意味するものである。以下に説明する画像処理装置の全体の動作は、図示しない記憶装置に格納されたソフトウエア（取引処理プログラム）に基づいて制御部によって制御され、ＭＰＵ１４は主に画像読取から判別までの制御を行うこととし、判別結果、例えば偽物と判別された場合の後処理などは、全体を制御するソフトウエアに従って図示しない制御部が制御する。
【００３８】
Ｓ１： 画像処理装置１内に取り込まれた紙幣１０は、図示しない搬送ローラ等によりその表裏が挟持され、矢印Ａ方向から媒体搬送間隙Ｇ内に送り込まれてくる。
Ｓ２： 搬送が継続されると、制御部は、紙幣１０の先端１０２が通過検知センサＳの光軸を遮断（ＯＮ）するかどうか判断する。
【００３９】
Ｓ３：通過検知センサＳがＯＮすると、制御部は搬送量の計測を開始する。具体的には、搬送モータの回転量により行われるが、周知技術なのでその説明は省略する。図１に示すように、通過検知センサＳがＯＮしてから所定距離Ｂだけ搬送されると、紙幣１０の先端１０２が光学センサＳＥＮ１の直下位置まで到達したことになる。
【００４０】
Ｓ４：制御部は、搬送量が距離Ｂと距離Ｅの和になったかどうかチェックする。図４に示す距離Ｅが搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ１の直下位置まで到達したことになる。この距離Ｅは予め定められるので、搬送モータの回転量制御により容易に制御できる。
【００４１】
Ｓ５： ここまで紙幣１０が搬送されると、制御部はＭＰＵ１４を制御し、画像読取処理が開始する。まず、ＭＰＵ１４は、光学センサＳＥＮ１からのアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換１３１ａでデジタルデータに変換し、所定のタイミングにより順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータを画像メモリ１５１ａに取り込む。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ１からのアナログ電気信号は合焦検出回路１４１ａにより合焦レベルが検出される。合焦検出と合焦判定については後述する。
【００４２】
Ｓ６：更に紙幣１０が所定距離Ｃ搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ２の直下位置に到達する。
Ｓ７：ＭＰＵ１４はセンサＳＥＮ２からのアナログ電気信号もＡ／Ｄ変換１３１ｂでデジタルデータに変換し、順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータをメモリ１５に取り込む処理を開始する。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ２からのアナログ電気信号も合焦検出回路１４１ｂにより合焦レベルが検出される。
【００４３】
Ｓ８：続けて、紙幣１０が所定距離Ｄ搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ３の直下位置に到達する。
Ｓ９：同様にＭＰＵ１４は光学センサＳＥＮ３からのアナログ電気信号もＡ／Ｄ変換１３１ｃでデジタルデータに変換し、順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータをメモリ１５に取り込む処理を開始する。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ３からのアナログ電気信号も合焦検出回路１４１ｃにより合焦レベルが検出される。
【００４４】
Ｓ１０： デジタルデータが上記メモリ１５に取り込まれ、比較画像域１０１の距離Ｗだけ搬送されると、比較画像域１０１の全域が走査されたことになる。
Ｓ１１： 光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号がＡ／Ｄコンバータ１３でデジタルデータに変換され、デジタルデータとしてメモリ１５に取り込めたので、読取処理終了とする。そして、後述するように合焦判定回路１４２により、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃが検出した合焦レベルが比較され、どの光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が合焦しているか判定される。なお、制御部は、続けて紙幣１０の搬送を停止することなく継続させ、次処理部への引き渡しを行う。
【００４５】
Ｓ１２： ＭＰＵ１４は、合焦判定回路１４２が判定した光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が特定されると、これに対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃを特定する。そして、ＭＰＵ１４は、媒体判別回路１４３を制御することにより、特定された画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納している印刷画像データと、標準画像メモリ１５２に格納している標準パターンデータ１６３とを画像比較を行う。これにより、紙幣１０の真偽判定を行うことができる。
【００４６】
このように、紙幣１０の搬送を中断することなく、紙幣１０の表面までの焦点位置の異なる光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から連続的に複数の合焦データと印刷画像データを取得する。この時の紙幣１０の搬送状態としては媒体搬送間隙Ｇの上端面側であっても下端面側であっても印刷画像データは取得できている。
【００４７】
次に標準パターンデータ１６３と比較すべき比較画像パターン１６２の選択処理について説明する。図８は本発明に関する合焦処理の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は前記ステップＳ５〜Ｓ１１と並行して処理される。
【００４８】
Ｓ２１：ＭＰＵ１４は、光学センサＳＥＮ１が出力したアナログ電気信号を合焦検出回路１４１ａにより、その合焦レベルを検出する。例えば、図示しない帯域通過フィルタＢＰＦを用いて高周波数成分として取り出す。図９は本発明に関する合焦検出を説明するグラフである。同図に示すように所定の周波数（ｈ１）において、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのそれぞれの高周波数成分Ｆ１〜Ｆ３が現れる。高周波数成分Ｆ２は合焦レベル１以上あるが、高周波数成分Ｆ１とＦ３は合焦レベル１以下となることを示す。
【００４９】
Ｓ２２：続けて、光学センサ毎に区別して合焦レベルがメモリ１５の図示しない記憶領域に格納される。図９に示す例は、高周波数成分Ｆ２が合焦レベル１以上となるので、その光学センサ（例えば、光学センサＳＥＮ２）が焦点（ピント）が合っていることになる。
【００５０】
Ｓ２３：ＭＰＵ１４は、上記ステップＳ２１，Ｓ２２の処理について、光学センサＳＥＮ２及び光学センサＳＥＮ３についても実行する。図１０は本発明に関する光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。メモリ１５には、光学センサ番号、走査ライン番号、そしてレベル判定コード（例えば、レベル１以上は「１」、レベル１未満は「０」）として格納する。図１０はこれらの情報の関係を示したものである。
【００５１】
Ｓ２４：ＭＰＵ１４は、ステップＳ２３で画像判定された情報、例えば図１０（ａ）に示すような結果から、レベル判定コードにより、レベル１以上となる光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定し、比較すべき対象、即ち比較画像パターン１６２として決定する。例えば、図１０（ａ）では光学センサＳＥＮ２が合焦レベル１以上（太枠で囲んだ部分）なので、比較すべき比較画像パターン１６２は光学センサＳＥＮ２が取得したものが選択されることになる。
【００５２】
Ｓ２５：ＭＰＵ１４は、標準画像メモリ１５２の中から標準パターンデータ１６３を読み出して、比較画像パターン１６２と比較する。
Ｓ２６：比較判別回路１４３はその比較により紙幣１０の真偽の判別結果を出力する。
【００５３】
なお、合焦レベルの検出の処理は走査ラインの全てについて行うことは必須事項ではなく、適宜間隔（たとえば、２〜５ｍｍ程度）を空けても良い。この場合の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３と合焦レベルの関係は図１０（ｂ）のような結果になる。この場合、走査ラインＮｏ．２，３，５，６・・等は合焦レベル検出を行ってないことになるので、メモリ容量の低減ができることになる。
【００５４】
また、前記図５における画像処理部の説明において、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃと合焦判定回路１４２を設け、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号を直接検出し、合焦判定回路１４２がこれを判定する構成としたが、これに限らない。即ち、画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納されている印刷画像データから直接合焦の判定をすることとしてもよい。この場合の合焦判定は、デジタル画像処理技術を利用して行うことができる。
【００５５】
以上説明したように、前記媒体搬送路１１内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を設けたので、媒体搬送間隙Ｇ内に搬送される紙幣１０は光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の内のいずれかにピントが合うことになる。従って、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの画像情報としての印刷画像データを使用すれば、安定した媒体判別が可能となる。
【００５６】
また、複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から同時に画像情報を取得すると共に、ほぼ並行して合焦レベルの検出から判定を行い、焦点（ピント）の合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定し、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から取得した比較画像パターン１６２と標準パターンデータ１６３と比較するので、安定した媒体判別ができると共に、並行処理による処理速度の向上も可能となる。
【００５７】
＜変形例＞
通常、媒体の中で特に「紙幣」は取り扱われる外部環境から、２つ折りや４つ折り癖、更にはカール癖が存在すること、更には媒体搬送間隙Ｇ内の特に光学センサ直下では紙幣１０の挟持ができないことから図４に示す比較画像域１０１が媒体搬送間隙Ｇ内で上下方向に湾曲していることが想定される。本変形例はそのような場合を考慮している。
【００５８】
図１１は、第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例を示す状態説明図である。同図は、媒体搬送間隙Ｇ内において、紙幣１０と光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３までの距離が、搬送途中で変化する場合を示している。このような事態になると前述したように焦点（ピント）の合う光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が画像取得の途中で切り替わることになる。
【００５９】
図１２はこのような場合の光学センサと合焦レベルの関係を示したものである。図１２は第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例の光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。走査ラインＮｏ．１から搬送途中までは、光学センサＳＥＮ３の合焦レベルが良（レベル１）であり、搬送途中から走査ラインＮｏ．ｎまでは光学センサＳＥＮ１の合焦レベルが良（レベル１）となる。
【００６０】
このような状況下でＭＰＵ１４は、前半は光学センサＳＥＮ３から取得した印刷画像データを利用し、後半は光学センサＳＥＮ１から取得した印刷画像データを取り出して、画像合成処理を施してから標準パターンデータ１６３と比較するようにする。即ち、図１２に示す太枠で囲まれた部分に該当する印刷画像データを取り出して、それを画像合成処理して生成することになる。従って、搬送途中で紙幣１０が上下方向に変動しても、判別処理する際に焦点（ピント）の合った部分を利用できるので、判別精度をより向上させることができる。なお、本変形例では前後半として説明したが、これに限定されず合焦レベルが良い（レベル１）部分を抽出してその走査ラインに該当する部分の印刷画像データを切り出して画像合成処理して利用することもできる。
【００６１】
以上の実施の形態では、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を３個として説明したが、これに限定されない。即ち、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の焦点深度や媒体搬送間隙等、更にはコスト面や判別精度などにより適宜その数量を決定することができる。
【００６２】
以上説明したように、前記媒体搬送路１１内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を設け、複数の印刷画像データを切り出して画像合成処理したので、媒体搬送間隙Ｇ内に湾曲して搬送される紙幣１０は光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の内のいずれかにピントが合うことになる。従って、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像データを画像合成処理して使用すれば、安定した媒体判別が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像処理装置
１０ 紙幣
１１ 媒体搬送路
１１ａ 搬送ガイドアッパ
１１ｂ 搬送ガイドロワ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ ＭＰＵ
１５ メモリ
１４１ 合焦検出回路
１４２ 合焦判定回路
１４３ 媒体判別回路
１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ 印刷画像パターン
１６３ 標準パターンデータ
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２ 光源
ＳＥＮ１，ＳＥＮ２，ＳＥＮ３ 光学センサ
Ｇ 媒体搬送間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙葉類の真偽を判別するための画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銀行等の金融機関において紙幣の金種や真偽を判別することは重要な項目の一つである。このような目的のために現金自動預け払い機（ＡＴＭ）に投入された紙幣の真偽、金種の判別にあたっては、投入された紙幣の外形サイズやその厚さ情報以外に印刷パターンにより金種、真偽、正損などの判定が光学的手段により確認されている。
【０００３】
このような機器において、紙幣（媒体）をスムーズに機器内を搬送させるためには、紙幣の厚みの数倍以上の寸法を確保した媒体搬送間隙（１〜３ｍｍ）が必要となる。その際、紙幣がこの媒体搬送間隙を上下に自由に動くことになるため、光学読取時に照度の均一性が確保できないことがある。そこで例えば、印刷パターン読取装置において、光源から発せられた光を導光体内を経てから媒体に向けて出射させ、かつ、長手方向に直交する導光体の断面における光出射面の辺の長さを導光体の受光素子方向への厚みよりも長くし、導光体からの光の出射角を大きくすることで光強度の高い部分を広くして、紙幣が媒体搬送間隙を上下に自由に動いても、安定して読み取りができるようにした技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
また例えば、電子機器に係わる焦点検出機能として、焦点が合っている詳細な画像ほどその圧縮画像データ量、コントラストが高いことに着目し、撮像位置を変えて連続撮影された複数の画像の圧縮画像データ量、若しくはコントラストを比較することにより焦点が合った画像を選択する技術がある（特許文献２参照）。この技術では、初めに検出された合焦点で露光処理し生成された画像信号を画像処理して圧縮化を行い、次いで検出された合焦点から所定の値だけ近距離側、遠距離側に変更した焦点で同様の撮影処理を行い圧縮化する。これらの圧縮画像データのデータ量を比較して、データ量が最大のものを選択するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４６７２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、導光体からの光の出射角を大きくすることや焦点深度の広い光学系が必要となる可能性があり、部品及び機器の大型化が懸念される。
【０００７】
また、特許文献２記載の技術はデジタルカメラであって、複数のレンズ位置における撮影処理に関するもので、複数の圧縮画像データを比較することを開示するものであるが、同時並行動作ではなく、媒体の搬送動作中に画像取得できるものではない。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、搬送される媒体と読取装置との距離が変動しても、安定した媒体判別が可能な画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に関する画像処理装置は、表面に画像を有する媒体を搬送する媒体搬送路と、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理装置であって、正当な画像情報を予め記憶する記憶部と、前記反射光を取得し、前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサを設け、その複数の光学センサからそれぞれ取得した前記画像情報の中から選択される一の画像情報と、前記記憶部に記憶している正当な前記画像情報とを比較して、その媒体を判別する判別手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、媒体搬送間隙内に焦点位置の異なる複数の光学センサを配し、それらの各センサ取得情報の中から、一の光学センサを特定し、その光学センサが取得した印刷画像情報を選択し、正当な印刷画像情報と比較するので、媒体の判別性能を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に関する画像処理装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明に関する画像処理装置の要部構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に関する画像処理装置の状態説明図である。
【図４】本発明に関する媒体例を示す平面図である。
【図５】本発明に関する画像処理部のブロック図である。
【図６】本発明に関する画像選択から比較判別までの概念を示す説明図である。
【図７】本発明に関する画像読取の動作フローチャートである。
【図８】本発明に関する画像処理動作フローチャートである。
【図９】本発明に関する高周波数成分を示すグラフである。
【図１０】本発明に関する光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。
【図１１】第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例を示す状態説明図である。
【図１２】第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例の光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、各図はこの発明が理解できる程度に各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係等を概略的に示したものに過ぎない。従って、この発明の構成は、図示の構成例に限定するものではない。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に関する画像処理装置の概略構成を示す説明図であり、図２は本発明に関する画像処理装置の要部構成を示す斜視図である。１は本実施の形態における画像処理装置であり、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）や両替機、自動販売機、ゲーム機等の装置に配設され、媒体１０の真偽を判別するために利用される。なお、媒体１０は、紙幣以外の金銭的価値を有する媒体（小切手、ギフト券、トラベラーズチェック、証券、施設利用券など）であってもよい。ここでは、媒体は紙幣である場合について説明する（以後、紙幣１０とし、図示では「千円券」とする）。
【００１４】
１１は媒体搬送路であって、搬送ガイドアッパ１１ａと搬送ガイドロワ１１ｂとの間に形成される媒体搬送間隙Ｇ（１〜３ｍｍ）を有している。なお、媒体搬送路１１には、紙幣１０を安全に搬送するための所定間隔で配置した図示しない搬送ローラや搬送監視のための位置検出手段が配置されている。更に、搬送ローラを所定の速度で回転させる図示しないモータや駆動回路及び制御回路により構成される。
【００１５】
ＬＥＤ１及びＬＥＤ２は、媒体搬送路１１を搬送される紙幣１０の幅方向に対して、略平行かつ直線状に並び、紙幣１０に光を照射するためのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ
Ｄｉｏｄｅ）からなる光源である。本実施の形態では、図２に示すように、照射光Ｈ１及びＨ２として搬送する紙幣１０に向けて光を照射する。なお、本実施の形態では２個配置しているがこれに限定されるものではない。この光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２はＬＥＤ駆動回路１２に接続され点灯制御される。
【００１６】
ＬＥＤ駆動回路１２は光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２に所定の電力を供給することで、所定の光量を有する照射光Ｈ１及びＨ２を発生させるものである。なお常時、作動して光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２を発光させても良いが、光量の出力が安定できる時間が確保できれば、紙幣１０の搬送制御に伴って作動しても良い。
【００１７】
ＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２からの照射光Ｈ１及びＨ２が紙幣１０の表面で反射した反射光Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ受光する光学センサである。更に、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は図２に示すように、紙幣１０の幅と略同一域を覆うアレイ状である。なお、画像情報として取得すべき範囲が限定されていれば、当該範囲のみを覆うものでも良いが、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）に投入された紙幣１０は向き（上下左右）が不規則なので、紙幣１０の横幅全域を覆うように構成している。なお、ＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は後述するように、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる距離に配置される。
【００１８】
図３は本発明に関する画像処理装置の状態説明図である。図１では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向のほぼ中央を紙幣１０が搬送される場合を図示しているが、図３（ａ）では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向の下端面側、即ち、搬送ガイドロワ１１ｂ側に沿って搬送される場合を示す。また図３（ｂ）では媒体搬送間隙Ｇにおいて紙幣１０の厚さ方向上端面側、即ち、搬送ガイドアッパ１１ａ側に沿って搬送される場合を示す。
【００１９】
Ｌ１〜Ｌ３は、各光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の焦点位置（距離）を図示したものである。光学センサＳＥＮ１の焦点位置Ｌ１は、図３（ａ）に示すように、光学センサＳＥＮ１の直下位置に設けられ、紙幣１０が搬送ガイドロワ１１ｂに沿って搬送される場合を想定して設定されている。即ち、光学センサＳＥＮ１は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の最も遠距離（下端面）に焦点（ピント）が合っている。
【００２０】
また、光学センサＳＥＮ２の焦点位置Ｌ２は図１に示したように、光学センサＳＥＮ２の直下位置に設けられ、紙幣１０が媒体搬送間隙Ｇの略中央に沿って搬送される場合を想定して設定される。即ち、光学センサＳＥＮ２は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の中央位置に焦点（ピント）が合っている。
【００２１】
また、光学センサＳＥＮ３の焦点位置Ｌ３は図３（ｂ）に示すように、光学センサＳＥＮ３の直下位置に設けられ、紙幣１０が搬送ガイドアッパ１１ａ側に沿って搬送される場合を想定して設定してある。即ち、光学センサＳＥＮ３は、紙幣１０が搬送される媒体搬送間隙Ｇにおける紙幣１０の厚さ方向の上端面に焦点（ピント）が合っている。
【００２２】
即ち、複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、媒体搬送路１１の媒体搬送間隙Ｇ内における紙幣１０の厚さ方向の異なる位置に焦点を有することになる。なお、本実施の形態の説明において各光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は同じ焦点距離を有するものを採用し、部品や駆動回路の共通化によるコスト低減を図る。従って、複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる距離になるように、例えば図示のように傾斜して配置されることになる。
【００２３】
Ｐはプリント配線基板であり、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を所定の間隔で配置し、図示しないフレームに固定されるものである。複数個の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が、媒体搬送路１１に対して紙幣１０の厚さ方向に異なる位置に配置されるため、プリント配線基板Ｐは、媒体搬送路１１に対して傾斜して設けられ、なお、プリント配線基板Ｐと光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３、更には光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２を一体化した光学モジュールとしても良いことは言うまでもない。
【００２４】
図１に戻り、１３はＡ／Ｄコンバータであり、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３がそれぞれ受光し、発生したアナログ電気信号をデジタルデータにそれぞれ変換するものである。なお、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が受光し、発生したアナログ電気信号は図示しない増幅回路により増幅される。１４はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）であり、少なくとも図１に係わる画像処理全体を制御する。
【００２５】
１５は記憶部としてのメモリであり、ＭＰＵ１４に接続され、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３により検出された画像情報としての印刷画像データを一時的に格納する。更に、検出パターン判別に用いられる媒体の種別毎の、例えば紙幣１０の金種毎の後述する標準パターンデータ１６３が正当な印刷画像情報として予め格納されている。
【００２６】
Ｓは通過検知センサであり、媒体搬送間隙Ｇに対して、発光素子と受光素子を互いに対向して設けたものである。紙幣１０が矢印Ａ方向から媒体搬送路１１に取り込まれ、この通過検知センサＳの光軸位置に到達すると、紙幣１０により光軸が遮断されることになり、受光素子の出力が変化する。この変化量を二値化してＯＮ／ＯＦＦ信号として検出する。
【００２７】
図中の距離Ｂは、媒体搬送路１１の矢印Ａ方向において、通過検知センサＳの光軸位置から光学センサＳＥＮ１の直下位置までの距離である。距離Ｃは媒体搬送路１１の矢印Ａ方向において、光学センサＳＥＮ１の直下位置から光学センサＳＥＮ２の直下位置までの距離である。距離Ｄは同じく光学センサＳＥＮ２の直下位置から光学センサＳＥＮ３の直下位置までの距離である。
【００２８】
以上により、光源ＬＥＤ１及びＬＥＤ２からの照射光Ｈ１及びＨ２が、紙幣１０の表面で反射した反射光Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３として受光され、アナログ電気信号として光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が出力する。このアナログ電気信号はライン単位で所定の搬送タイミング毎にサンプリングされ、それぞれ増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１３によりデジタル信号に変換される。ＭＰＵ１４はこの変換されたデジタル信号を検出パターンデータとして、後述する比較画像の選択処理を行う。その後、メモリ１５に格納している媒体毎の標準パターンデータ１６３と比較することで、正当な紙幣１０であるかどうかの判定結果を出力する。
【００２９】
図４は本発明に関する媒体例を示す平面図である。紙幣１０は、その表面に画像を有し、特に、その真偽を判別するための特徴部として比較画像域１０１を有している。この比較画像域１０１は、矢印Ａ方向に搬送される紙幣１０の先端１０２より距離Ｅだけ離れた上辺１０１ａから開始し、距離Ｗが終るまでの区間に設定されている。即ち、比較画像域１０１は、上辺１０１ａが所定の幅を有し、長さが距離Ｗの方形である。この比較画像域１０１に紙幣１０の額面を示す「千円」が印刷されていることとして説明する。
【００３０】
次に本発明における画像読取処理について説明する。図５は本発明に関する画像処理部のブロック図である。Ａ／Ｄコンバータ１３はＡ／Ｄ変換回路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃからなる。Ａ／Ｄ変換回路１３１ａ〜１３１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号を同時にかつほぼ並行してデジタル信号に変換できるよう構成されている。また、メモリ１５においても同様に画像メモリ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃからなる。画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃはＡ／Ｄ変換回路１３１ａ〜１３１ｃからのデジタル信号を格納する。１５２は媒体毎の標準パターンデータ１６３を格納している標準画像メモリである。
【００３１】
光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３は、前述のように焦点位置が異なるように配置されている結果、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３に対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納する画像情報の合焦レベルは異なる。画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃの内、最も合焦レベルの高い画像情報を格納する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃと標準画像メモリ１５２とが比較される。
【００３２】
ＭＰＵ１４は合焦検出回路１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、合焦判定回路１４２及び媒体判別回路１４３を有する。合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号の合焦レベルを検出し、合焦判定回路１４２に出力する。例えば、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を通過させ、所定周波数成分（例えば、中心周波数１ＭＨｚ）から検出する。
【００３３】
合焦判定回路１４２は、得られた合焦レベルに基づいて最も焦点（ピント）の合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの画像情報としての印刷画像データを選択する。例えば、帯域通過フィルタＢＰＦを用いて高周波数成分を取り出したとき、所定レベルを「レベル１」とすると、焦点が合っていない状態では「レベル１未満」になり、焦点が合っている状態では「レベル１以上」になる。そこで「レベル１以上」となる印刷画像データを生成した光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定する。
【００３４】
媒体判別回路１４３は、合焦判定回路１４２から出力された情報（例えば、ピントが合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の番号）に基づいて、当該光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３に対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃの印刷画像データを比較用の比較画像パターンとして選択する。そして、標準画像メモリ１５２に格納されている標準パターンデータ１６３と比較し、紙幣１０の真偽を判別するものである。なお、標準パターンデータ１６３としては金種毎や表裏別に複数が用意されているが、それらの複数の標準パターンデータの中から比較判別する標準パターンデータ１６３の抽出は、紙幣１０の外形サイズ等により事前に選択されることとする。
【００３５】
また、図６は本発明の画像選択から比較判別までの概念を示す説明図である。なお、ピンボケ画像は印刷画像パターン１６１ａと１６１ｃとし、画像に斜線を加えて図示する。光学センサＳＥＮ１から得られ画像メモリ１５１ａに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ａとして示し、光学センサＳＥＮ２から得られ画像メモリ１５１ｂに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ｂとして示し、光学センサＳＥＮ３から得られ画像メモリ１５１ｃに格納された印刷画像データは印刷画像パターン１６１ｃとして示す。
【００３６】
一方、ほぼ並行して光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号は合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃにより合焦レベルが検出され、合焦判定回路１４２により最も焦点が合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が判定される。ここでは、光学センサＳＥＮ２が最も焦点が合っている判定とする。そこで最も焦点が合っている光学センサＳＥＮ２からの印刷画像パターン１６１ｂが比較画像パターン１６２として選択される。これが標準画像メモリ１５２に格納されている標準パターンデータ１６３と比較され、正当な紙幣１０であるかが判別される。
【００３７】
図７は本発明の画像読取動作を示すフローチャートであり、図８は本発明の画像処理動作を示すフローチャートである。なお、フローチャートにおけるＳは動作ステップを意味するものである。以下に説明する画像処理装置の全体の動作は、図示しない記憶装置に格納されたソフトウエア（取引処理プログラム）に基づいて制御部によって制御され、ＭＰＵ１４は主に画像読取から判別までの制御を行うこととし、判別結果、例えば偽物と判別された場合の後処理などは、全体を制御するソフトウエアに従って図示しない制御部が制御する。
【００３８】
Ｓ１： 画像処理装置１内に取り込まれた紙幣１０は、図示しない搬送ローラ等によりその表裏が挟持され、矢印Ａ方向から媒体搬送間隙Ｇ内に送り込まれてくる。
Ｓ２： 搬送が継続されると、制御部は、紙幣１０の先端１０２が通過検知センサＳの光軸を遮断（ＯＮ）するかどうか判断する。
【００３９】
Ｓ３：通過検知センサＳがＯＮすると、制御部は搬送量の計測を開始する。具体的には、搬送モータの回転量により行われるが、周知技術なのでその説明は省略する。図１に示すように、通過検知センサＳがＯＮしてから所定距離Ｂだけ搬送されると、紙幣１０の先端１０２が光学センサＳＥＮ１の直下位置まで到達したことになる。
【００４０】
Ｓ４：制御部は、搬送量が距離Ｂと距離Ｅの和になったかどうかチェックする。図４に示す距離Ｅが搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ１の直下位置まで到達したことになる。この距離Ｅは予め定められるので、搬送モータの回転量制御により容易に制御できる。
【００４１】
Ｓ５： ここまで紙幣１０が搬送されると、制御部はＭＰＵ１４を制御し、画像読取処理が開始する。まず、ＭＰＵ１４は、光学センサＳＥＮ１からのアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換１３１ａでデジタルデータに変換し、所定のタイミングにより順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータを画像メモリ１５１ａに取り込む。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ１からのアナログ電気信号は合焦検出回路１４１ａにより合焦レベルが検出される。合焦検出と合焦判定については後述する。
【００４２】
Ｓ６：更に紙幣１０が所定距離Ｃ搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ２の直下位置に到達する。
Ｓ７：ＭＰＵ１４はセンサＳＥＮ２からのアナログ電気信号もＡ／Ｄ変換１３１ｂでデジタルデータに変換し、順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータをメモリ１５に取り込む処理を開始する。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ２からのアナログ電気信号も合焦検出回路１４１ｂにより合焦レベルが検出される。
【００４３】
Ｓ８：続けて、紙幣１０が所定距離Ｄ搬送されると、紙幣１０の比較画像域１０１の上辺１０１ａが光学センサＳＥＮ３の直下位置に到達する。
Ｓ９：同様にＭＰＵ１４は光学センサＳＥＮ３からのアナログ電気信号もＡ／Ｄ変換１３１ｃでデジタルデータに変換し、順次ライン毎に取得変換されるデジタルデータをメモリ１５に取り込む処理を開始する。ほぼ並行して、光学センサＳＥＮ３からのアナログ電気信号も合焦検出回路１４１ｃにより合焦レベルが検出される。
【００４４】
Ｓ１０： デジタルデータが上記メモリ１５に取り込まれ、比較画像域１０１の距離Ｗだけ搬送されると、比較画像域１０１の全域が走査されたことになる。
Ｓ１１： 光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのアナログ電気信号がＡ／Ｄコンバータ１３でデジタルデータに変換され、デジタルデータとしてメモリ１５に取り込めたので、読取処理終了とする。そして、後述するように合焦判定回路１４２により、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃが検出した合焦レベルが比較され、どの光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が合焦しているか判定される。なお、制御部は、続けて紙幣１０の搬送を停止することなく継続させ、次処理部への引き渡しを行う。
【００４５】
Ｓ１２： ＭＰＵ１４は、合焦判定回路１４２が判定した光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が特定されると、これに対応する画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃを特定する。そして、ＭＰＵ１４は、媒体判別回路１４３を制御することにより、特定された画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納している印刷画像データと、標準画像メモリ１５２に格納している標準パターンデータ１６３とを画像比較を行う。これにより、紙幣１０の真偽判定を行うことができる。
【００４６】
このように、紙幣１０の搬送を中断することなく、紙幣１０の表面までの焦点位置の異なる光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から連続的に複数の合焦データと印刷画像データを取得する。この時の紙幣１０の搬送状態としては媒体搬送間隙Ｇの上端面側であっても下端面側であっても印刷画像データは取得できている。
【００４７】
次に標準パターンデータ１６３と比較すべき比較画像パターン１６２の選択処理について説明する。図８は本発明に関する合焦処理の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は前記ステップＳ５〜Ｓ１１と並行して処理される。
【００４８】
Ｓ２１：ＭＰＵ１４は、光学センサＳＥＮ１が出力したアナログ電気信号を合焦検出回路１４１ａにより、その合焦レベルを検出する。例えば、図示しない帯域通過フィルタＢＰＦを用いて高周波数成分として取り出す。図９は本発明に関する合焦検出を説明するグラフである。同図に示すように所定の周波数（ｈ１）において、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からのそれぞれの高周波数成分Ｆ１〜Ｆ３が現れる。高周波数成分Ｆ２は合焦レベル１以上あるが、高周波数成分Ｆ１とＦ３は合焦レベル１以下となることを示す。
【００４９】
Ｓ２２：続けて、光学センサ毎に区別して合焦レベルがメモリ１５の図示しない記憶領域に格納される。図９に示す例は、高周波数成分Ｆ２が合焦レベル１以上となるので、その光学センサ（例えば、光学センサＳＥＮ２）が焦点（ピント）が合っていることになる。
【００５０】
Ｓ２３：ＭＰＵ１４は、上記ステップＳ２１，Ｓ２２の処理について、光学センサＳＥＮ２及び光学センサＳＥＮ３についても実行する。図１０は本発明に関する光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。メモリ１５には、光学センサ番号、走査ライン番号、そしてレベル判定コード（例えば、レベル１以上は「１」、レベル１未満は「０」）として格納する。図１０はこれらの情報の関係を示したものである。
【００５１】
Ｓ２４：ＭＰＵ１４は、ステップＳ２３で画像判定された情報、例えば図１０（ａ）に示すような結果から、レベル判定コードにより、レベル１以上となる光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定し、比較すべき対象、即ち比較画像パターン１６２として決定する。例えば、図１０（ａ）では光学センサＳＥＮ２が合焦レベル１以上（太枠で囲んだ部分）なので、比較すべき比較画像パターン１６２は光学センサＳＥＮ２が取得したものが選択されることになる。
【００５２】
Ｓ２５：ＭＰＵ１４は、標準画像メモリ１５２の中から標準パターンデータ１６３を読み出して、比較画像パターン１６２と比較する。
Ｓ２６：比較判別回路１４３はその比較により紙幣１０の真偽の判別結果を出力する。
【００５３】
なお、合焦レベルの検出の処理は走査ラインの全てについて行うことは必須事項ではなく、適宜間隔（たとえば、２〜５ｍｍ程度）を空けても良い。この場合の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３と合焦レベルの関係は図１０（ｂ）のような結果になる。この場合、走査ラインＮｏ．２，３，５，６・・等は合焦レベル検出を行ってないことになるので、メモリ容量の低減ができることになる。
【００５４】
また、前記図５における画像処理部の説明において、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃと合焦判定回路１４２を設け、合焦検出回路１４１ａ〜１４１ｃは光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像信号を直接検出し、合焦判定回路１４２がこれを判定する構成としたが、これに限らない。即ち、画像メモリ１５１ａ〜１５１ｃに格納されている印刷画像データから直接合焦の判定をすることとしてもよい。この場合の合焦判定は、デジタル画像処理技術を利用して行うことができる。
【００５５】
以上説明したように、前記媒体搬送路１１内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を設けたので、媒体搬送間隙Ｇ内に搬送される紙幣１０は光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の内のいずれかにピントが合うことになる。従って、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの画像情報としての印刷画像データを使用すれば、安定した媒体判別が可能となる。
【００５６】
また、複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から同時に画像情報を取得すると共に、ほぼ並行して合焦レベルの検出から判定を行い、焦点（ピント）の合っている光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を特定し、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３から取得した比較画像パターン１６２と標準パターンデータ１６３と比較するので、安定した媒体判別ができると共に、並行処理による処理速度の向上も可能となる。
【００５７】
＜変形例＞
通常、媒体の中で特に「紙幣」は取り扱われる外部環境から、２つ折りや４つ折り癖、更にはカール癖が存在すること、更には媒体搬送間隙Ｇ内の特に光学センサ直下では紙幣１０の挟持ができないことから図４に示す比較画像域１０１が媒体搬送間隙Ｇ内で上下方向に湾曲していることが想定される。本変形例はそのような場合を考慮している。
【００５８】
図１１は、第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例を示す状態説明図である。同図は、媒体搬送間隙Ｇ内において、紙幣１０と光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３までの距離が、搬送途中で変化する場合を示している。このような事態になると前述したように焦点（ピント）の合う光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３が画像取得の途中で切り替わることになる。
【００５９】
図１２はこのような場合の光学センサと合焦レベルの関係を示したものである。図１２は第１の実施の形態に関する画像処理装置の変形例の光学センサと合焦レベルの関係を示す説明図である。走査ラインＮｏ．１から搬送途中までは、光学センサＳＥＮ３の合焦レベルが良（レベル１）であり、搬送途中から走査ラインＮｏ．ｎまでは光学センサＳＥＮ１の合焦レベルが良（レベル１）となる。
【００６０】
このような状況下でＭＰＵ１４は、前半は光学センサＳＥＮ３から取得した印刷画像データを利用し、後半は光学センサＳＥＮ１から取得した印刷画像データを取り出して、画像合成処理を施してから標準パターンデータ１６３と比較するようにする。即ち、図１２に示す太枠で囲まれた部分に該当する印刷画像データを取り出して、それを画像合成処理して生成することになる。従って、搬送途中で紙幣１０が上下方向に変動しても、判別処理する際に焦点（ピント）の合った部分を利用できるので、判別精度をより向上させることができる。なお、本変形例では前後半として説明したが、これに限定されず合焦レベルが良い（レベル１）部分を抽出してその走査ラインに該当する部分の印刷画像データを切り出して画像合成処理して利用することもできる。
【００６１】
以上の実施の形態では、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を３個として説明したが、これに限定されない。即ち、光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の焦点深度や媒体搬送間隙等、更にはコスト面や判別精度などにより適宜その数量を決定することができる。
【００６２】
以上説明したように、前記媒体搬送路１１内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３を設け、複数の印刷画像データを切り出して画像合成処理したので、媒体搬送間隙Ｇ内に湾曲して搬送される紙幣１０は光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３の内のいずれかにピントが合うことになる。従って、その光学センサＳＥＮ１〜ＳＥＮ３からの印刷画像データを画像合成処理して使用すれば、安定した媒体判別が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像処理装置
１０ 紙幣
１１ 媒体搬送路
１１ａ 搬送ガイドアッパ
１１ｂ 搬送ガイドロワ
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ ＭＰＵ
１５ メモリ
１４１ 合焦検出回路
１４２ 合焦判定回路
１４３ 媒体判別回路
１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ 印刷画像パターン
１６３ 標準パターンデータ
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２ 光源
ＳＥＮ１，ＳＥＮ２，ＳＥＮ３ 光学センサ
Ｇ 媒体搬送間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に画像を有する媒体を搬送する媒体搬送路と、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理装置であって、
正当な画像情報を予め記憶する記憶部と、
前記反射光を取得し、前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサを設け、
その複数の光学センサからそれぞれ取得した前記画像情報の中から選択される一の画像情報と、前記記憶部に記憶している正当な前記画像情報とを比較して、その媒体を判別する判別手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像情報の中から選択される一の画像情報は、
前記複数個の光学センサがそれぞれ出力する画像情報を合焦検出し、該検出した合焦レベルが所定レベル以上となった光学センサを特定し、該特定された光学センサから取得した画像情報であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像情報の中から選択される一の画像情報は、
前記特定された光学センサから取得した複数の画像情報を画像合成処理して生成される請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記複数の光学センサは同一焦点距離のものとし、その取付位置を異ならせることにより、その焦点位置を異ならせる構成とすることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の画像処理装置。
【請求項５】
表面に画像を有する媒体を媒体搬送路に搬送し、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理方法であって、
前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有し、かつ媒体搬送方向に所定の間隔をもって配置される複数の光学センサから順次出力を行い、
前記複数の光学センサがそれぞれ出力する画像情報をそれぞれ合焦検出し、検出した合焦レベルが所定レベル以上となった光学センサを特定し、
該特定された前記光学センサが取得した前記画像情報を正当な画像情報と比較することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
前記光学センサから取得した前記画像情報は、
前記特定された光学センサから取得した複数の画像情報を画像合成処理して生成されることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
【請求項１】
表面に画像を有する媒体を搬送する媒体搬送路と、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理装置であって、
正当な画像情報を予め記憶する記憶部と、
前記反射光を取得し、前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有する複数の光学センサを設け、
その複数の光学センサからそれぞれ取得した前記画像情報の中から選択される一の画像情報と、前記記憶部に記憶している正当な前記画像情報とを比較して、その媒体を判別する判別手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像情報の中から選択される一の画像情報は、
前記複数個の光学センサがそれぞれ出力する画像情報を合焦検出し、該検出した合焦レベルが所定レベル以上となった光学センサを特定し、該特定された光学センサから取得した画像情報であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像情報の中から選択される一の画像情報は、
前記特定された光学センサから取得した複数の画像情報を画像合成処理して生成される請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記複数の光学センサは同一焦点距離のものとし、その取付位置を異ならせることにより、その焦点位置を異ならせる構成とすることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載の画像処理装置。
【請求項５】
表面に画像を有する媒体を媒体搬送路に搬送し、該媒体搬送路を搬送される前記媒体の表面に光を照射し、その反射光から画像情報を取得して前記媒体を判別する画像処理方法であって、
前記媒体搬送路内における媒体の厚さ方向の異なる位置に焦点を有し、かつ媒体搬送方向に所定の間隔をもって配置される複数の光学センサから順次出力を行い、
前記複数の光学センサがそれぞれ出力する画像情報をそれぞれ合焦検出し、検出した合焦レベルが所定レベル以上となった光学センサを特定し、
該特定された前記光学センサが取得した前記画像情報を正当な画像情報と比較することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
前記光学センサから取得した前記画像情報は、
前記特定された光学センサから取得した複数の画像情報を画像合成処理して生成されることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１１３４２０（Ｐ２０１１−１１３４２０Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０８８２（Ｐ２００９−２７０８８２）
【出願日】平成２１年１１月２８日（２００９．１１．２８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２８日（２００９．１１．２８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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