画像証跡機能を有する自動取引装置
【課題】 自動取引装置内で行われる紙幣の画像を証跡として保存・提示する。
【解決手段】 自動取引装置の記憶装置や計算能力には限界があるため，計算量の軽い画像圧縮処理が必要となる。そこで、紙幣の識別装置に画像撮像機能を有し、紙幣の制御装置に画像圧縮・保存機能を有しており、前記画像撮像機能は個々の紙幣を判別する紙幣同定情報を使って撮像時の重複を省き、画像圧縮処理においては紙幣の見本画像の位置ずれを考慮した変動差分辞書として保持することで計算量を低減し、紙幣の識別装置から得られた紙幣の金種、表裏、向き、劣化度などの鑑別情報を元に圧縮処理に用いる圧縮辞書を切り替えることで圧縮効率を高めることで，この課題を解決する．
【解決手段】 自動取引装置の記憶装置や計算能力には限界があるため，計算量の軽い画像圧縮処理が必要となる。そこで、紙幣の識別装置に画像撮像機能を有し、紙幣の制御装置に画像圧縮・保存機能を有しており、前記画像撮像機能は個々の紙幣を判別する紙幣同定情報を使って撮像時の重複を省き、画像圧縮処理においては紙幣の見本画像の位置ずれを考慮した変動差分辞書として保持することで計算量を低減し、紙幣の識別装置から得られた紙幣の金種、表裏、向き、劣化度などの鑑別情報を元に圧縮処理に用いる圧縮辞書を切り替えることで圧縮効率を高めることで，この課題を解決する．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は金融向け自動取引装置の証跡管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＭなどの金融向け自動取引装置において，入金／出金した紙幣の授受を正しく行ったことの証拠として、紙幣の画像を保存しておきたいというニーズがある。自動取引装置内で扱った紙幣の取引の証跡を画像で残し，取引の際にトラブルが発生した場合は当該紙幣画像を提示して，取引証拠とするということである。
【０００３】
特許文献１には、磁性体を漉き込んで紙幣の真贋判定を行う方法が開示されている。特許文献２には、透過光をもちいた紙片判別法において、透過画像による紙片の特徴量以外に、キーボード等から入力した紙片のタグ情報を含めて紙片の登録を行う方法が開示されている。これらは紙幣の固有性を補償するための技術であり、画像による証跡管理を目指したものではない。特許文献３には、自動取引装置において画像を保存する処理が述べられている。これは画面インタフェースを構成するための処理であり、紙幣画像の証跡保存とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６４２９３号広報
【特許文献２】特開２００６−１８５２５号広報
【特許文献３】特開昭６３−２１６１６９号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動取引装置内の記憶装置の容量や計算能力には限界があり、銀行側に画像を送る場合も帯域制限があるため、画像を保存／転送する際は圧縮処理が必要となる。そのため、自動取引装置内で行う画像撮像および圧縮については、個々の紙幣の固有の特徴である書込み、よごれ、キズなどを判別できるような画質で画像を残す必要があり、さらに、ATM装置内で圧縮を行うため、低計算量で、かつ高画質に画像を圧縮するアルゴリズムが必要である。
【０００６】
本発明による画像証跡機能を有する自動取引装置における画像圧縮処置では、“紙幣の画像”という特徴を生かして圧縮効率の向上と処理速度の向上を図ることで、計算能力や記憶容量に制限のある自動取引装置上での機能実現を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の紙幣取扱装置では、紙幣を入出金する入出金部と、紙幣を収納する収納部と、紙幣を鑑別する鑑別部と、紙幣が該鑑別部を通過する際に紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、紙幣を搬送する搬送機構と、画像撮像部で撮像した紙幣画像の圧縮処理を行う圧縮処理部と、画像処理部によって画像圧縮処理された紙幣画像のデータを格納する格納部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、鑑別部が紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得し、紙幣同定情報を格納部に記憶し、格納部に記憶された紙幣同定情報に基づいて、画像撮像部が紙幣の画像を撮像するか否かを判定する。
【０００９】
本発明のさらに別の観点では、圧縮処理部は、鑑別部によって取得される紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む鑑別情報に基づいて、紙幣画像の圧縮処理を行う。
【００１０】
好ましくは、圧縮処理部は、鑑別情報に基づいて、紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行い、さらに好ましくは、圧縮処理部は、格納部に格納される紙幣の見本画像から、鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像と同一の金種の見本画像を選択し、選択された見本画像と紙幣画像との差分画像を取得し、差分画像の圧縮処理を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紙幣取引の証拠としての鑑別時の紙幣状況が的確に保存できる。また、本発明のさらに別の観点によれば、紙幣のよごれ、書き込み、きずなどの固有特徴を残しつつ、ＪＰＥＧ圧縮サイズよりも低容量で、ブロックノイズを低減した画像を実現することができ、計算量も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の自動取引装置システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の自動取引装置の外観図である。
【図３】本発明のハードウェアブロック図である。
【図４】本発明のハードウェアおよび紙幣処理の遷移図である。
【図５】本発明における画像証跡を得るための処理ブロック図である。
【図６】本発明における画像圧縮を行うための処理ブロック図である。
【図７】本発明における紙幣処理のフロー図である。
【図８】本発明における見本辞書の構造や圧縮パラメータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による画像証跡機能を有する自動取引装置における画像圧縮処置では、“紙幣の画像”という特徴を生かして圧縮効率の向上と処理速度の向上を図ることで、計算能力や記憶容量に制限のある自動取引装置上での機能実現を図り、画像証跡管理の課題を解消する。本発明のポイントとして以下の点が挙げられる。
【００１４】
１）鑑別連携圧縮：紙幣の鑑別結果に応じて、圧縮辞書・アルゴリズムを切り替えて紙幣の圧縮処理を実行する。鑑別情報として、紙幣の金種、表／裏、向き、劣化度（鑑別時の距離）を画像圧縮部に渡して、それによって辞書圧縮プロセスと圧縮辞書を動的に変更する。ここで言う鑑別時の距離とは、紙幣鑑別の際に当該紙幣の受理／棄却の決定や種別を判定するにあたって用いる何らかの尺度を指すものとする。例えば、紙幣面上の特定位置をセンサでスキャンして取得した画素の濃さをベクトル量としてみなし、これと辞書とのユークリッド距離などを図ることによって得られる距離などがある。
【００１５】
２）変動差分辞書：紙幣を画像化する際の変動量を差分辞書として登録する。可変ぼかし／部分差分を使った圧縮プロセスにおいて、計算量の掛かる演算を簡略にして高速化する。部分領域を擬似移動して、そのＤＣＴ変換データを辞書に保持することで、移動差分の計算処理の高速化と高精度照合を可能とする。
【００１６】
３）画像処理連携：入力画像に対して一度作成したＤＣＴ変換データを後の画像圧縮の過程でも再利用することで、画像圧縮の計算量を減らす。
【００１７】
４）取引紙幣の画像の証跡を確認できるＡＴＭ装置：識別部で画像を取ること、識別部で得られた画像は制御部で画像圧縮などの処理をされること、同じ紙幣が複数回識別部を通るので２重の画像処理を防ぐため、記番号認識、順序カウンタ、紙紋判別などの紙幣の固有性（紙幣同定情報）を判定する機構による２重処理を防ぐ機能を有することを特徴とする。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
まずは、本発明を適用する対象となる自動取引装置システム全体の外観について説明する。図１は複数台の現金自動取引装置０１０１が、ネットワーク０１２０を介してホストコンピュータ０１００に接続された様子を示したものである。利用量が他と比較して少ない現金自動取引装置に設置された案内装置０１０２は、取引可能を示す表示内容０１１０を表示する。それ以外の案内装置０１０２は準備中等を示す表示内容０１１１を表示する。これにより、案内装置０１０２に取引可能を示す情報が表示された現金自動取引装置へ顧客を誘導することが可能である。これにより、金融機関にとっては、ＡＴＭにおける紙幣の利用量を均一化することで、内部に保管する現金量の管理が容易となるメリットがある。
【００２０】
個々の自動取引装置０１０１の装置外観を図２に示す。０２００は自動取引装置の筐体、０２０１は通帳入出口、０２０２はＩＤカード入出口、０２０３は入出金口、０２０４はタッチパネル式液晶ディスプレイなどの表示入力装置である。０２１０から０２１７は自動取引装置と人間との間のインタフェースを支援するためのセンサデバイスであり、例えば０２１０はカメラ、０２１１は虹彩センサ、０２１２はマイク、０２１３は網膜センサ、０２１４は指紋センサ、０２１５は掌紋センサ、０２１６は指静脈センサ、０２１７は掌静脈センサなどがある。
【００２１】
自動取引装置０１０１を実現するハードウェア構成の概要図は図３のようになる。この本発明の実施形態は、図３に述べる装置で行われる。図３は、本発明である自動取引装置の内部のハードウェア構成を模式化した機能ブロック図である。本実施形態の自動取引装置０１０１は、操作端末装置０３０２、表示端末装置０３０３、外部記憶装置０３０５、メモリ０３０６、中央演算装置０３０７、通信装置０３０９及びこれらを相互に接続する通信線０３０８を備える。また、紙幣取引の証跡を得るための画像撮像装置０３０１、紙幣の搬送や鑑別などの周辺モジュールやセンサ群を制御する０３０４装置群を持つ。自動取引装置０１０１の中央演算装置やメモリ、外部記憶装置などの構成は組み込み型マイクロコンピュータであってもよい。操作端末装置０３０２は、例えばキーボード又はタッチパネル等であり、ユーザの指示又はデータ等を自動取引装置０１０１に入力するために使用される。表示端末装置０３０３は、例えば液晶表示装置のような、テキスト及び画像等を表示する装置である。紙幣取引の結果として取得された証跡画像などは、例えばこの表示装置を使ってユーザに提示することができる。外部記憶装置０３０５は、例えばハードディスク装置又はフラッシュメモリのような記憶装置であり、証跡画像や判別データ、取引情報などを格納する。証跡画像は、取引日時、取引利用者、紙幣の金種や真贋鑑別結果などの情報と組み合わせて記憶される。ＡＴＭ内部に蓄積された、これらの情報は必要に応じてホスト側に通信装置０３０９を通して送信されるものとする。
【００２２】
さらに、本実施形態を実現するために中央演算装置０３０７によって実行されるプログラム等が格納されてもよい。メモリ０３０６は、例えば半導体メモリであり、中央演算装置０３０７によって実行されるプログラム及び参照されるデータ等を格納する。外部記憶装置０３０５に格納されたプログラム及びデータ等の少なくとも一部が必要に応じてメモリ０３０６にコピーされてもよい。中央演算装置０３０７は、メモリ０３０６に格納されたプログラムを実行し、必要に応じて操作端末装置０３０２、表示端末装置０３０３、外部記憶装置０３０５、周辺装置０３０４、画像撮像装置０３０１及び通信装置０３０９を制御する。以下の説明において画像証跡機能を有する自動取引装置０１０１が実行する処理は、実際には中央演算装置０３０７によって実行される。通信装置０３０９は、ネットワークに接続され、そのネットワークに接続された他の装置と通信するインタフェースとなる。
【００２３】
図３に示したハード構成の概念図を、ＡＴＭ装置の一例に沿って詳細に示したものが図４である。例えば、中央演算装置０３０７、メモリ０３０６、および外部記憶装置０３０５などは、図４に示すところの識別装置０４０２または制御装置０４０３のいずれか、または双方に設けて良い。これは装置の設計事項に属する。
【００２４】
現金自動取引装置０１０１のブロック図を図４に示す。入出金部０４０１、現金の金種・真偽・正損といった識別を行う識別装置０４０２、ネットワークと接続するための通信装置０４０４、例えば液晶ディスプレイなどの表示端末装置０４０５、例えばタッチパネルディスプレイなどの操作端末装置０４０６、現金を一次溜めておく一時スタッカ０４１０、搬送装置０４１１、 現金の自動格納および自動取出しが可能な還流ボックス０４１２〜０４１４、現金の自動格納のみが可能な非還流ボックス０４１５、上記各装置を制御する制御装置０４０３から、現金自動取引装置０１０１は構成される。ここで言う金種とは幾らの金額の紙幣であるか、また紙幣の表裏や正立・倒立などの投入状態を意味し、真贋とは当該紙幣が本物か偽物かを意味し、正損とは紙幣の状態が正常かあるいは大分劣化が進んでいるかを意味する言葉である。
【００２５】
入金取引について説明する。自動取引装置のユーザが自動取引装置０１０１に投入口０２０３から入出金部０４０１に紙幣を投入すると、まず、制御装置０４０３は搬送装置０４１１を制御し、紙幣を入出金部０４０１から識別装置０４０２に搬送する。以降、制御装置０４０３が搬送装置０４１１を制御して紙幣を搬送することを、単に制御装置０４０３が紙幣を搬送すると記述する。識別装置０４０２では入力された紙幣の１枚１枚について、金種識別、真偽識別、正損識別を行う。制御装置０４０３は、紙幣一枚に対する各紙幣識別の識別結果を受け取る。
【００２６】
識別装置０４０２にて実行される処理は大きく３つある。金種識別、真偽識別、正損識別である。これらはいずれも基本的には同じ手順で処理される。まずセンサ信号を取得する。続いて各識別に適した特徴抽出を行い、その結果得られた特徴ベクトルを識別器にかけ、識別結果を得る。ここで、識別器にはマハラノビス距離、サポートベクターマシン、ベクトル量子化、３層パーセプトロンなどの方式が利用される。最終的には閾値処理により、金種識別ならばどの金種だったか、もしくはどの金種にも当てはまらないという判定をおこなう。以降、どの金種だったか判定できた場合を金種が確定した、そうでない場合を金種が確定しなかったと表現する。金種が確定すると、入力された紙幣の裏表や向きも判別する。更に、真偽識別ならば真券かそうでないかという判定、正損識別ならば正券かそうでないかという判定結果を得る。さらに、上記識別器からは、一般に識別誤差の値を得ることができる。例えば、マハラノビス距離を用いて紙幣が１０００円か否かを判定した場合、距離値が小さいほど、より１０００円らしいことを意味する。この場合、距離値が識別誤差値に相当する。また、正損判定とは、流通に耐える程度の綺麗さを持つ紙幣か、それとも汚れや破損などで回収すべき紙幣なのかを識別する処理である。
【００２７】
制御装置０４０３は、各紙幣に対する各紙幣識別の識別結果を受取り、搬送先を制御する。すなわち、金種識別処理で金種が確定していれば紙幣を一時スタッカ０４１０へ送り、そうでなければ紙幣を入出金部０４０１へ送る。真偽識別結果で、真券と判定されれば紙幣を一時スタッカ０４１０へ送り、そうでなければ入出金部０４０１へ送る。処理する紙幣がまだあるか否かの判定を行い、まだ紙幣があれば同じ処理を繰返し行う。以上の処理によって、受付を棄却された紙幣以外の紙幣は、一時スタッカ０４１０に蓄えられたことになる。
【００２８】
このとき自動取引装置のユーザが取引リジェクトを入力した場合は、一時スタッカ０４１０に蓄えられた紙幣が入出金部０４０１に戻されることになる。取引を継続する場合は、更に一時スタッカから各ボックスに向けて紙幣の搬送が行われる。すなわち、制御装置０４０３は一時スタッカ０４１０に送られた紙幣に対して一枚ずつ処理を開始する。まず、一時スタッカ０４１０にある紙幣を一枚、識別装置０４０２に搬送する。識別装置０４０２では上述の処理で各識別を行い、制御装置０４０３はその識別結果を受信する。金種識別で、紙幣の金種が確定したか否かを判定し、金種が確定した場合は真偽識別の処理を実行し、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。真偽識別結果に基づいて紙幣が真券か否か判定し、真券であれば正損識別の処理を実行し、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。正損識別結果に基づいて紙幣が正券か否か判定し、正券ではないと判定された場合は紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。紙幣が正券であれば、制御装置０４０３は、金種識別の結果に従い、金種別に還流ボックス０４１２〜０４１４に紙幣を格納する。一時スタッカ０４１０に、処理する紙幣がまだあるか否かを判定し、まだあるならばこれらの処理を繰り返し行う。紙幣の画像の撮像と圧縮、保存は、ここの識別装置０４０２および制御装置０４０３において行われる。
【００２９】
本発明における証跡画像の撮像と保存がどのように行われるのかを示すのが図５および図６である。図５は、識別装置０４０２、制御装置０４０３の連携による処理の機能ブロック図を表したものである。まず紙幣が識別装置０４０２を通過する際に、センシング部０５０１において、各種センサデータの取得や紙幣の画像が撮像される。センサデータにより磁気や光などより得られた紙幣の状態が分かるが、ここでは紙幣鑑別（金種判定、真贋判定、正損判定）を行うために十分なセンサデータを用いることとし、詳細は記述しない。その結果得られた紙幣画像とセンサ情報が、まず紙幣識別部０５０２に送られる。紙幣識別部０５０２では、上述した紙幣の識別（金種識別、真偽識別、正損識別）が行われる。紙幣の金種、表裏、向き、紙幣識別の際の距離値などを合わせた鑑別情報０５０４と、紙幣画像が、画像圧縮部０５０３に送られる。また、紙幣識別部では紙幣のユニークさを判別する情報（紙幣同定情報０５０５）を辞書として保存する。画像圧縮部０５０３では、送られてきた紙幣画像を圧縮する際に、鑑別情報０５０４を使って圧縮辞書０５０６の切り替えを行う。
【００３０】
圧縮辞書には見本画像や圧縮パラメータが含まれており、例えば金種や表裏の情報を使って見本画像の切り替えが可能となる。また、紙幣の向きによって、紙幣の特定箇所（例えば右下の模様部分や、記番号部分）における適応ぼかしのぼかし度合を指定したりすることで、圧縮効率を高めることができる。鑑別情報によって金種や、スキャンした画像の表裏が分かるため、圧縮に用いる見本画像を切り替えることができる。また、正損判定によって紙幣の状態の劣化度が分かるため、例えば画像のぼかし処理のパラメータを調整して、高品質な紙幣に対しては圧縮容量を稼ぐためにぼかし処理を多めにし、低品質な紙幣に対しては固有特徴を明確に残すために圧縮容量を犠牲にしてぼかし処理を少なめにするなどの処理がある。また、真偽判定によって、偽紙幣の場合は特に証跡として重要であるため、高精細な画像を残すためにぼかし処理をほとんど行なわないなどの手段が考えられる。見本辞書や圧縮パラメータの詳細については後述する。
【００３１】
また、同じ紙幣が何度か識別装置０４０２を通ることになるが、紙幣１枚１枚の固有さを確認できる紙幣同定情報を使えば、センシング部０５０１において画像撮像の際に同じ紙幣を２重に撮像する処理を避けることもできる。紙幣同定情報としては、例えば紙幣の枚数カウンタであったり、紙幣の紙の模様を記憶したデータであったり、紙幣の記番号を記憶したデータであったり、紙幣の固有さを簡易に判別するような情報を用いることができる。これにより画像撮像および処理の２重稼動を防ぐことが可能となり、計算量の削減につなげることが可能となる。例えば紙幣の固有さを意味するものとしては、紙幣のやぶれや、折れ曲がり跡、紙幣の摺れなどによるよごれや、ペンなどで書き込まれた落書きなどがある。
【００３２】
図６は画像圧縮処理の概要を示した図である。
【００３３】
入力された紙幣画像０６０１には、エッジ検出処理０６０２および適応ぼかし処理０６０３が施される。エッジ検出には例えば縦や横方向のエッジ抽出に用いられるソーベルフィルタなどを用いることができる。適応ぼかし処理は、薄い模様の部分を広くぼかし、シャープな画像を残すという処理である。適応ぼかし処理の詳細については後述する。適応ぼかし処理０６０３およびエッジ検出処理０６０２を行う際には、紙幣識別部０５０２で得られた鑑別情報０６１３を使ってパラメータを調整できる。次に色解像度圧縮処理０６０４によって、色の解像度を粗くする。色解像度圧縮処理とは、例えばＲＧＢ空間で各色２５６階調あったものを、１２８階調や６４階調などに落とす処理を意味する。色空間としてはＲＧＢ空間、ＨＳＶ空間、ＹＣｂＣｒ空間などが利用できる。
【００３４】
次に画像を８×８画素の小領域単位に分割して、小領域のそれぞれについて２次元離散コサイン変換および係数量子化（ＤＣＴ変換０６０５）の処理を行う。これは８×８画素の小領域の模様を、空間周波数に変換して表現するためであり、ＪＰＥＧ圧縮などで一般的に用いられる手法である。これにより模様を表現するために必要となる情報量を大きく削減することが可能となる。
【００３５】
次に、紙幣の見本となる画像と、入力画像との差分を得る。これを行うのが最適差分計算処理０６０６であり、鑑別情報０６１３を使って、当該入力画像に対応する金種／表裏の見本辞書を使う。但し、紙幣には撮像時の状況や紙幣の状態によって位置ずれが起こる。見本画像の位置ずれを考慮して、８×８画素の小領域単位をＤＣＴ変換した結果をベクトルデータの集合として記録したのが変動差分辞書０６０７である。変動差分辞書０６０７は、入力画像に対して行われるのとほぼ同じ処理０６１２によって、作成される。最適差分計算０６０６では、入力画像上の各８×８画素小領域について、当該小領域と一番良く適合する見本画像の小領域を求める。その結果として、辞書画像の部分移動量０６０８と、見本画像と入力画像の差分である移動差分画像０６０９が得られる。部分移動量とは、辞書画像を幾つかの小領域に分割し、各小領域を移動して、入力画像と最も良くマッチングする箇所を探して見つかった位置を意味する。これらのデータについてデータ圧縮処理が行われる。
【００３６】
データ圧縮は、部分移動量０６０８については、移動位置のデータ列のハフマンコード化や算術符号化などによって圧縮処理を行え、移動差分画像０６０９についてはＪＰＥＧなどの画像圧縮処理を適用することができる。画像圧縮でＪＰＥＧベースの手法を用いる場合は、処理０６０５で作成したＤＣＴ変換のデータを０６１１のパスによって渡すことができる。
【００３７】
このような圧縮処理を行うことの意味を述べる。紙券画像は、共通する模様、紙券固有の情報（記番号）や劣化等、という要素から成り立つと考えることができる。実際には、模様部分がスキャン・印刷位置ずれ・紙の伸縮によって若干変動するので、データ圧縮をＨという関数で表すならば、Ｈ（紙券に共通する模様）＋Ｈ（模様の変動情報）＋Ｈ（紙券固有の情報）＝Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３と分解できて、このＨ２＋Ｈ３分だけを圧縮対象とすれば容量低減が図れる。また共通する模様Ｈ１は見本の辞書画像として保存するため、個別の紙幣の圧縮容量としては無視できる。情報を分解する手段としては差分画像を用いる。
【００３８】
すなわち、紙券に共通する模様Ｈ１を辞書に登録しておいて、模様の変動情報Ｈ２と、固有の画像情報Ｈ３分を残すというアプローチである。差分画像を利用することはＭＰＥＧ等の動画圧縮でも用いられる技術で、動き補償（ＭＣ：Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と称されている。一般に動画圧縮では１６×１６画素のマイクロブロックを単位として、前フレームから移動する物体（または部分領域）を検知し、移動量と差分量を保存する。１６×１６マイクロブロックの照合には、ＲＧＢの絶対値和を基準とするなど、比較的単純で計算量の少ない尺度を元に行っている。更にマイクロブロックのデータ圧縮を２次元離散コサイン変換と量子化（ＤＣＴ）によって行っている。しかし、紙幣画像に動画像の圧縮処理をそのまま適用することは、処理時間的に好ましくない。また、紙幣には細かな模様が多く含まれるため、これをそのまま保存することは容量的にも望ましくない。
【００３９】
細かな模様はぼかし、紙幣固有の汚れや書き込みなどを保存するための処理が適応ぼかし処理０６０３である。適応ぼかし処理について説明する。適応ぼかしでは、エッジ強度を元に、複数段階でガウス分布を変更する。ガウスフィルタは5×5固定サイズとして、分散パラメータσを段階的に調整して適用することで、エッジ部分を残しつつ、それ以外をぼかす。ただし、紙幣を構成する要素によっては、エッジ強度をそのまま使うだけでは十分なシャープさが維持できない模様も存在する。この場合は、辞書として、紙幣のある箇所は適応ぼかしでぼかす範囲を限定するなどの処理が必要となる。このためには鑑別情報を用いることが必須となる。
【００４０】
また、紙幣の見本画像を使って、画像容量を削減するための処理が移動差分処理（最適差分計算処理０６０６）である。最適に照合する、すなわち模様が似ている小画像同士の計算はＤＣＴ最小化基準を用いると、ＲＧＢノルム距離と比べても安定しやすい傾向がある。また、 ＤＣＴ最小化基準には後のデータ圧縮でも有利になるという理由もある。ＲＧＢ基準（1ノルム距離）とＤＣＴ基準による2画像の差分計算結果では、両者の画像で差が無いところがグレーになる。グレー以外の色は推定誤差を表すことになる。グレーの領域が広いほど後の画像圧縮にとって有利となる。すなわち、グレーの領域とは見本画像＝紙幣に共通する模様Ｈ１によって、画像情報が記述できることを意味するためである。ＤＣＴ成分第１〜第Ｎ成分の間の差分を最小化するように移動量を計算し、範囲は±Ｍ画素の移動が可能なように照合するという問題は、見本となる画像を様々に移動させたデータを、事前にＤＣＴベクトルの集合として展開しておいて、これらベクトル集合との最小距離計算を求める問題に置き換えることができる。これによって、組込みプロセッサなどでのパックド演算活用により、処理の高速化を図ることが可能となる。一般に動画等で使われる圧縮は、前フレームとのＲＧＢノルムによる移動量検知が主になるが、紙幣画像の場合、見本画像を事前に辞書に登録して置けるため、見本画像のＤＣＴ変換辞書を事前に用意できるという利点が生じる。
次に、一時スタッカ０４１０または収納ボックス群０４１２〜０４１５に蓄えられた紙幣の処理フローについて、図７を用いて説明する。まず、一時スタッカまたは収納ボックス群にある紙幣を一枚、識別装置０４０２に搬送する（０７０１）。識別装置０４０２ではセンシング、画像撮像および各識別処理を行い、制御装置０４０３はその識別結果を受信する（０７０２）。金種識別で、金種が確定したか否かを判定し（０７０３）、確定ならば０７０４へ、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５（または入出金部０４０１）に格納する（０７０７）。０７０４では、真偽識別結果に基づいて、紙幣が真券か否か判定し、真券であれば０７０５へ進み、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５（または入出金部０４０１）に格納する（０７０７）。０７０５では、正損識別結果に基づいて、紙幣が正券か否か判定し、正券であれば０７０６へ進み、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する（０７０７）。制御装置０４０３は、０７０６の金種識別の結果に従い、金種別に還流ボックス０４１２〜０４１４に紙幣を格納する。一時スタッカ０４１０に、処理する紙幣がまだあるか否かを判定し（０７０８）、まだあるならば０７０１へ戻り、ないならば０７０９へ進む。０７０９では、識別装置０４０２から、取引した全紙幣における各紙幣画像と鑑別情報を受信し、当該画像の圧縮処理および保存処理を行う。
【００４１】
受信する対象は識別装置０４０２自身、または制御装置０４０３のいずれか、または双方で良い。これはＡＴＭ装置自身の設計指針による。例えば制御装置が保持するＣＰＵが強力な作りであれば、ここで画像圧縮を行うことが有利である。一方、鑑別装置において画像処理用の特殊なＣＰＵを持つ場合は、ここで画像圧縮を行うことが有利となる。ホストコンピュータまたは操作端末装置において証跡情報が求められれば、この圧縮した画像情報を送信する。また、識別装置０４０２で紙幣画像を二重に撮像しないためには、紙幣同定情報が使われる。画像情報の送信は、例えばＡＴＭ装置の背後にあって金融取引処理を行う金融機関のホストコンピュータに対して行われる。画像情報の送信は通信装置０４０４を通して行われる。
【００４２】
最後に、見本辞書の構造や圧縮パラメータの詳細について記す。辞書には大別すると見本画像のデータ０８０１および圧縮に関するパラメータ情報０８０２が記録されている。見本画像データには、各種金券の画像１つについて、辞書に記録された画像の金種・表裏・正立倒立などの情報０８０３、当該紙幣画像のサイズや小領域の分割数などの情報０８０４、および小領域毎の画像データであるＤＣＴデータ０８０５が複数、記録されている。小領域のＤＣＴデータには、当該小領域を一意に決める番号０８０６と、当該小領域を意図的にずらした際の移動量０８０７、およびその際のＤＣＴデータがベクトル量０８０８として記録されている。したがって、入力画像が入力された場合、入力画像を小領域に分割してＤＣＴ変換を行い、見本辞書には移動を考慮した小領域の画像データがＤＣＴベクトルデータとして記録されているので、この２つの間のベクトル照合を行うだけで紙幣画像のズレに対応した画像照合が比較的少ない計算量で行えることとなる。
【００４３】
また、パラメータデータとしては、画像処理の手順や利用する色空間情報などを記した情報０８１０、低品質から高品質の紙幣画像に対して適したぼかしパラメータ０８１１、エッジ抽出パラメータ０８１２、移動差分パラメータ０８１３がある。例えば、ぼかしパラメータとは、ガウスぼかし関数の幅を画像品質毎に定義したリストである。また、エッジ抽出パラメータとは、エッジ情報を計算するウィンドウ幅と画像フィルタ値を画像品質毎に定義したリストである。また、移動差分パラメータとは最適な照合を計算する際に、重みづけユークリッド距離を計算する場合などに用いる重み係数などがある。また、紙幣上の特定位置に記番号があるといった部品パラメータ０８１４を用いると、部品ごとに圧縮の品質を制御できる。
【符号の説明】
【００４４】
０１０１・・・現金自動取引装置
０１２０・・・ネットワーク
０１００・・・ホストコンピュータ
０２０１・・・通帳入出口
０２０２・・・ＩＤカード入出口
０２０３・・・入出金口
０２０４・・・表示入力装置
０２１０〜０２１７・・・センサデバイス
０３０２・・・操作端末装置
０３０３・・・表示端末装置
０３０５・・・外部記憶装置
０３０６・・・メモリ
０３０７・・・中央演算装置
０３０９・・・通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は金融向け自動取引装置の証跡管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＭなどの金融向け自動取引装置において，入金／出金した紙幣の授受を正しく行ったことの証拠として、紙幣の画像を保存しておきたいというニーズがある。自動取引装置内で扱った紙幣の取引の証跡を画像で残し，取引の際にトラブルが発生した場合は当該紙幣画像を提示して，取引証拠とするということである。
【０００３】
特許文献１には、磁性体を漉き込んで紙幣の真贋判定を行う方法が開示されている。特許文献２には、透過光をもちいた紙片判別法において、透過画像による紙片の特徴量以外に、キーボード等から入力した紙片のタグ情報を含めて紙片の登録を行う方法が開示されている。これらは紙幣の固有性を補償するための技術であり、画像による証跡管理を目指したものではない。特許文献３には、自動取引装置において画像を保存する処理が述べられている。これは画面インタフェースを構成するための処理であり、紙幣画像の証跡保存とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６４２９３号広報
【特許文献２】特開２００６−１８５２５号広報
【特許文献３】特開昭６３−２１６１６９号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動取引装置内の記憶装置の容量や計算能力には限界があり、銀行側に画像を送る場合も帯域制限があるため、画像を保存／転送する際は圧縮処理が必要となる。そのため、自動取引装置内で行う画像撮像および圧縮については、個々の紙幣の固有の特徴である書込み、よごれ、キズなどを判別できるような画質で画像を残す必要があり、さらに、ATM装置内で圧縮を行うため、低計算量で、かつ高画質に画像を圧縮するアルゴリズムが必要である。
【０００６】
本発明による画像証跡機能を有する自動取引装置における画像圧縮処置では、“紙幣の画像”という特徴を生かして圧縮効率の向上と処理速度の向上を図ることで、計算能力や記憶容量に制限のある自動取引装置上での機能実現を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の紙幣取扱装置では、紙幣を入出金する入出金部と、紙幣を収納する収納部と、紙幣を鑑別する鑑別部と、紙幣が該鑑別部を通過する際に紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、紙幣を搬送する搬送機構と、画像撮像部で撮像した紙幣画像の圧縮処理を行う圧縮処理部と、画像処理部によって画像圧縮処理された紙幣画像のデータを格納する格納部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、鑑別部が紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得し、紙幣同定情報を格納部に記憶し、格納部に記憶された紙幣同定情報に基づいて、画像撮像部が紙幣の画像を撮像するか否かを判定する。
【０００９】
本発明のさらに別の観点では、圧縮処理部は、鑑別部によって取得される紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む鑑別情報に基づいて、紙幣画像の圧縮処理を行う。
【００１０】
好ましくは、圧縮処理部は、鑑別情報に基づいて、紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行い、さらに好ましくは、圧縮処理部は、格納部に格納される紙幣の見本画像から、鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像と同一の金種の見本画像を選択し、選択された見本画像と紙幣画像との差分画像を取得し、差分画像の圧縮処理を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、紙幣取引の証拠としての鑑別時の紙幣状況が的確に保存できる。また、本発明のさらに別の観点によれば、紙幣のよごれ、書き込み、きずなどの固有特徴を残しつつ、ＪＰＥＧ圧縮サイズよりも低容量で、ブロックノイズを低減した画像を実現することができ、計算量も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の自動取引装置システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の自動取引装置の外観図である。
【図３】本発明のハードウェアブロック図である。
【図４】本発明のハードウェアおよび紙幣処理の遷移図である。
【図５】本発明における画像証跡を得るための処理ブロック図である。
【図６】本発明における画像圧縮を行うための処理ブロック図である。
【図７】本発明における紙幣処理のフロー図である。
【図８】本発明における見本辞書の構造や圧縮パラメータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による画像証跡機能を有する自動取引装置における画像圧縮処置では、“紙幣の画像”という特徴を生かして圧縮効率の向上と処理速度の向上を図ることで、計算能力や記憶容量に制限のある自動取引装置上での機能実現を図り、画像証跡管理の課題を解消する。本発明のポイントとして以下の点が挙げられる。
【００１４】
１）鑑別連携圧縮：紙幣の鑑別結果に応じて、圧縮辞書・アルゴリズムを切り替えて紙幣の圧縮処理を実行する。鑑別情報として、紙幣の金種、表／裏、向き、劣化度（鑑別時の距離）を画像圧縮部に渡して、それによって辞書圧縮プロセスと圧縮辞書を動的に変更する。ここで言う鑑別時の距離とは、紙幣鑑別の際に当該紙幣の受理／棄却の決定や種別を判定するにあたって用いる何らかの尺度を指すものとする。例えば、紙幣面上の特定位置をセンサでスキャンして取得した画素の濃さをベクトル量としてみなし、これと辞書とのユークリッド距離などを図ることによって得られる距離などがある。
【００１５】
２）変動差分辞書：紙幣を画像化する際の変動量を差分辞書として登録する。可変ぼかし／部分差分を使った圧縮プロセスにおいて、計算量の掛かる演算を簡略にして高速化する。部分領域を擬似移動して、そのＤＣＴ変換データを辞書に保持することで、移動差分の計算処理の高速化と高精度照合を可能とする。
【００１６】
３）画像処理連携：入力画像に対して一度作成したＤＣＴ変換データを後の画像圧縮の過程でも再利用することで、画像圧縮の計算量を減らす。
【００１７】
４）取引紙幣の画像の証跡を確認できるＡＴＭ装置：識別部で画像を取ること、識別部で得られた画像は制御部で画像圧縮などの処理をされること、同じ紙幣が複数回識別部を通るので２重の画像処理を防ぐため、記番号認識、順序カウンタ、紙紋判別などの紙幣の固有性（紙幣同定情報）を判定する機構による２重処理を防ぐ機能を有することを特徴とする。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
まずは、本発明を適用する対象となる自動取引装置システム全体の外観について説明する。図１は複数台の現金自動取引装置０１０１が、ネットワーク０１２０を介してホストコンピュータ０１００に接続された様子を示したものである。利用量が他と比較して少ない現金自動取引装置に設置された案内装置０１０２は、取引可能を示す表示内容０１１０を表示する。それ以外の案内装置０１０２は準備中等を示す表示内容０１１１を表示する。これにより、案内装置０１０２に取引可能を示す情報が表示された現金自動取引装置へ顧客を誘導することが可能である。これにより、金融機関にとっては、ＡＴＭにおける紙幣の利用量を均一化することで、内部に保管する現金量の管理が容易となるメリットがある。
【００２０】
個々の自動取引装置０１０１の装置外観を図２に示す。０２００は自動取引装置の筐体、０２０１は通帳入出口、０２０２はＩＤカード入出口、０２０３は入出金口、０２０４はタッチパネル式液晶ディスプレイなどの表示入力装置である。０２１０から０２１７は自動取引装置と人間との間のインタフェースを支援するためのセンサデバイスであり、例えば０２１０はカメラ、０２１１は虹彩センサ、０２１２はマイク、０２１３は網膜センサ、０２１４は指紋センサ、０２１５は掌紋センサ、０２１６は指静脈センサ、０２１７は掌静脈センサなどがある。
【００２１】
自動取引装置０１０１を実現するハードウェア構成の概要図は図３のようになる。この本発明の実施形態は、図３に述べる装置で行われる。図３は、本発明である自動取引装置の内部のハードウェア構成を模式化した機能ブロック図である。本実施形態の自動取引装置０１０１は、操作端末装置０３０２、表示端末装置０３０３、外部記憶装置０３０５、メモリ０３０６、中央演算装置０３０７、通信装置０３０９及びこれらを相互に接続する通信線０３０８を備える。また、紙幣取引の証跡を得るための画像撮像装置０３０１、紙幣の搬送や鑑別などの周辺モジュールやセンサ群を制御する０３０４装置群を持つ。自動取引装置０１０１の中央演算装置やメモリ、外部記憶装置などの構成は組み込み型マイクロコンピュータであってもよい。操作端末装置０３０２は、例えばキーボード又はタッチパネル等であり、ユーザの指示又はデータ等を自動取引装置０１０１に入力するために使用される。表示端末装置０３０３は、例えば液晶表示装置のような、テキスト及び画像等を表示する装置である。紙幣取引の結果として取得された証跡画像などは、例えばこの表示装置を使ってユーザに提示することができる。外部記憶装置０３０５は、例えばハードディスク装置又はフラッシュメモリのような記憶装置であり、証跡画像や判別データ、取引情報などを格納する。証跡画像は、取引日時、取引利用者、紙幣の金種や真贋鑑別結果などの情報と組み合わせて記憶される。ＡＴＭ内部に蓄積された、これらの情報は必要に応じてホスト側に通信装置０３０９を通して送信されるものとする。
【００２２】
さらに、本実施形態を実現するために中央演算装置０３０７によって実行されるプログラム等が格納されてもよい。メモリ０３０６は、例えば半導体メモリであり、中央演算装置０３０７によって実行されるプログラム及び参照されるデータ等を格納する。外部記憶装置０３０５に格納されたプログラム及びデータ等の少なくとも一部が必要に応じてメモリ０３０６にコピーされてもよい。中央演算装置０３０７は、メモリ０３０６に格納されたプログラムを実行し、必要に応じて操作端末装置０３０２、表示端末装置０３０３、外部記憶装置０３０５、周辺装置０３０４、画像撮像装置０３０１及び通信装置０３０９を制御する。以下の説明において画像証跡機能を有する自動取引装置０１０１が実行する処理は、実際には中央演算装置０３０７によって実行される。通信装置０３０９は、ネットワークに接続され、そのネットワークに接続された他の装置と通信するインタフェースとなる。
【００２３】
図３に示したハード構成の概念図を、ＡＴＭ装置の一例に沿って詳細に示したものが図４である。例えば、中央演算装置０３０７、メモリ０３０６、および外部記憶装置０３０５などは、図４に示すところの識別装置０４０２または制御装置０４０３のいずれか、または双方に設けて良い。これは装置の設計事項に属する。
【００２４】
現金自動取引装置０１０１のブロック図を図４に示す。入出金部０４０１、現金の金種・真偽・正損といった識別を行う識別装置０４０２、ネットワークと接続するための通信装置０４０４、例えば液晶ディスプレイなどの表示端末装置０４０５、例えばタッチパネルディスプレイなどの操作端末装置０４０６、現金を一次溜めておく一時スタッカ０４１０、搬送装置０４１１、 現金の自動格納および自動取出しが可能な還流ボックス０４１２〜０４１４、現金の自動格納のみが可能な非還流ボックス０４１５、上記各装置を制御する制御装置０４０３から、現金自動取引装置０１０１は構成される。ここで言う金種とは幾らの金額の紙幣であるか、また紙幣の表裏や正立・倒立などの投入状態を意味し、真贋とは当該紙幣が本物か偽物かを意味し、正損とは紙幣の状態が正常かあるいは大分劣化が進んでいるかを意味する言葉である。
【００２５】
入金取引について説明する。自動取引装置のユーザが自動取引装置０１０１に投入口０２０３から入出金部０４０１に紙幣を投入すると、まず、制御装置０４０３は搬送装置０４１１を制御し、紙幣を入出金部０４０１から識別装置０４０２に搬送する。以降、制御装置０４０３が搬送装置０４１１を制御して紙幣を搬送することを、単に制御装置０４０３が紙幣を搬送すると記述する。識別装置０４０２では入力された紙幣の１枚１枚について、金種識別、真偽識別、正損識別を行う。制御装置０４０３は、紙幣一枚に対する各紙幣識別の識別結果を受け取る。
【００２６】
識別装置０４０２にて実行される処理は大きく３つある。金種識別、真偽識別、正損識別である。これらはいずれも基本的には同じ手順で処理される。まずセンサ信号を取得する。続いて各識別に適した特徴抽出を行い、その結果得られた特徴ベクトルを識別器にかけ、識別結果を得る。ここで、識別器にはマハラノビス距離、サポートベクターマシン、ベクトル量子化、３層パーセプトロンなどの方式が利用される。最終的には閾値処理により、金種識別ならばどの金種だったか、もしくはどの金種にも当てはまらないという判定をおこなう。以降、どの金種だったか判定できた場合を金種が確定した、そうでない場合を金種が確定しなかったと表現する。金種が確定すると、入力された紙幣の裏表や向きも判別する。更に、真偽識別ならば真券かそうでないかという判定、正損識別ならば正券かそうでないかという判定結果を得る。さらに、上記識別器からは、一般に識別誤差の値を得ることができる。例えば、マハラノビス距離を用いて紙幣が１０００円か否かを判定した場合、距離値が小さいほど、より１０００円らしいことを意味する。この場合、距離値が識別誤差値に相当する。また、正損判定とは、流通に耐える程度の綺麗さを持つ紙幣か、それとも汚れや破損などで回収すべき紙幣なのかを識別する処理である。
【００２７】
制御装置０４０３は、各紙幣に対する各紙幣識別の識別結果を受取り、搬送先を制御する。すなわち、金種識別処理で金種が確定していれば紙幣を一時スタッカ０４１０へ送り、そうでなければ紙幣を入出金部０４０１へ送る。真偽識別結果で、真券と判定されれば紙幣を一時スタッカ０４１０へ送り、そうでなければ入出金部０４０１へ送る。処理する紙幣がまだあるか否かの判定を行い、まだ紙幣があれば同じ処理を繰返し行う。以上の処理によって、受付を棄却された紙幣以外の紙幣は、一時スタッカ０４１０に蓄えられたことになる。
【００２８】
このとき自動取引装置のユーザが取引リジェクトを入力した場合は、一時スタッカ０４１０に蓄えられた紙幣が入出金部０４０１に戻されることになる。取引を継続する場合は、更に一時スタッカから各ボックスに向けて紙幣の搬送が行われる。すなわち、制御装置０４０３は一時スタッカ０４１０に送られた紙幣に対して一枚ずつ処理を開始する。まず、一時スタッカ０４１０にある紙幣を一枚、識別装置０４０２に搬送する。識別装置０４０２では上述の処理で各識別を行い、制御装置０４０３はその識別結果を受信する。金種識別で、紙幣の金種が確定したか否かを判定し、金種が確定した場合は真偽識別の処理を実行し、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。真偽識別結果に基づいて紙幣が真券か否か判定し、真券であれば正損識別の処理を実行し、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。正損識別結果に基づいて紙幣が正券か否か判定し、正券ではないと判定された場合は紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する。紙幣が正券であれば、制御装置０４０３は、金種識別の結果に従い、金種別に還流ボックス０４１２〜０４１４に紙幣を格納する。一時スタッカ０４１０に、処理する紙幣がまだあるか否かを判定し、まだあるならばこれらの処理を繰り返し行う。紙幣の画像の撮像と圧縮、保存は、ここの識別装置０４０２および制御装置０４０３において行われる。
【００２９】
本発明における証跡画像の撮像と保存がどのように行われるのかを示すのが図５および図６である。図５は、識別装置０４０２、制御装置０４０３の連携による処理の機能ブロック図を表したものである。まず紙幣が識別装置０４０２を通過する際に、センシング部０５０１において、各種センサデータの取得や紙幣の画像が撮像される。センサデータにより磁気や光などより得られた紙幣の状態が分かるが、ここでは紙幣鑑別（金種判定、真贋判定、正損判定）を行うために十分なセンサデータを用いることとし、詳細は記述しない。その結果得られた紙幣画像とセンサ情報が、まず紙幣識別部０５０２に送られる。紙幣識別部０５０２では、上述した紙幣の識別（金種識別、真偽識別、正損識別）が行われる。紙幣の金種、表裏、向き、紙幣識別の際の距離値などを合わせた鑑別情報０５０４と、紙幣画像が、画像圧縮部０５０３に送られる。また、紙幣識別部では紙幣のユニークさを判別する情報（紙幣同定情報０５０５）を辞書として保存する。画像圧縮部０５０３では、送られてきた紙幣画像を圧縮する際に、鑑別情報０５０４を使って圧縮辞書０５０６の切り替えを行う。
【００３０】
圧縮辞書には見本画像や圧縮パラメータが含まれており、例えば金種や表裏の情報を使って見本画像の切り替えが可能となる。また、紙幣の向きによって、紙幣の特定箇所（例えば右下の模様部分や、記番号部分）における適応ぼかしのぼかし度合を指定したりすることで、圧縮効率を高めることができる。鑑別情報によって金種や、スキャンした画像の表裏が分かるため、圧縮に用いる見本画像を切り替えることができる。また、正損判定によって紙幣の状態の劣化度が分かるため、例えば画像のぼかし処理のパラメータを調整して、高品質な紙幣に対しては圧縮容量を稼ぐためにぼかし処理を多めにし、低品質な紙幣に対しては固有特徴を明確に残すために圧縮容量を犠牲にしてぼかし処理を少なめにするなどの処理がある。また、真偽判定によって、偽紙幣の場合は特に証跡として重要であるため、高精細な画像を残すためにぼかし処理をほとんど行なわないなどの手段が考えられる。見本辞書や圧縮パラメータの詳細については後述する。
【００３１】
また、同じ紙幣が何度か識別装置０４０２を通ることになるが、紙幣１枚１枚の固有さを確認できる紙幣同定情報を使えば、センシング部０５０１において画像撮像の際に同じ紙幣を２重に撮像する処理を避けることもできる。紙幣同定情報としては、例えば紙幣の枚数カウンタであったり、紙幣の紙の模様を記憶したデータであったり、紙幣の記番号を記憶したデータであったり、紙幣の固有さを簡易に判別するような情報を用いることができる。これにより画像撮像および処理の２重稼動を防ぐことが可能となり、計算量の削減につなげることが可能となる。例えば紙幣の固有さを意味するものとしては、紙幣のやぶれや、折れ曲がり跡、紙幣の摺れなどによるよごれや、ペンなどで書き込まれた落書きなどがある。
【００３２】
図６は画像圧縮処理の概要を示した図である。
【００３３】
入力された紙幣画像０６０１には、エッジ検出処理０６０２および適応ぼかし処理０６０３が施される。エッジ検出には例えば縦や横方向のエッジ抽出に用いられるソーベルフィルタなどを用いることができる。適応ぼかし処理は、薄い模様の部分を広くぼかし、シャープな画像を残すという処理である。適応ぼかし処理の詳細については後述する。適応ぼかし処理０６０３およびエッジ検出処理０６０２を行う際には、紙幣識別部０５０２で得られた鑑別情報０６１３を使ってパラメータを調整できる。次に色解像度圧縮処理０６０４によって、色の解像度を粗くする。色解像度圧縮処理とは、例えばＲＧＢ空間で各色２５６階調あったものを、１２８階調や６４階調などに落とす処理を意味する。色空間としてはＲＧＢ空間、ＨＳＶ空間、ＹＣｂＣｒ空間などが利用できる。
【００３４】
次に画像を８×８画素の小領域単位に分割して、小領域のそれぞれについて２次元離散コサイン変換および係数量子化（ＤＣＴ変換０６０５）の処理を行う。これは８×８画素の小領域の模様を、空間周波数に変換して表現するためであり、ＪＰＥＧ圧縮などで一般的に用いられる手法である。これにより模様を表現するために必要となる情報量を大きく削減することが可能となる。
【００３５】
次に、紙幣の見本となる画像と、入力画像との差分を得る。これを行うのが最適差分計算処理０６０６であり、鑑別情報０６１３を使って、当該入力画像に対応する金種／表裏の見本辞書を使う。但し、紙幣には撮像時の状況や紙幣の状態によって位置ずれが起こる。見本画像の位置ずれを考慮して、８×８画素の小領域単位をＤＣＴ変換した結果をベクトルデータの集合として記録したのが変動差分辞書０６０７である。変動差分辞書０６０７は、入力画像に対して行われるのとほぼ同じ処理０６１２によって、作成される。最適差分計算０６０６では、入力画像上の各８×８画素小領域について、当該小領域と一番良く適合する見本画像の小領域を求める。その結果として、辞書画像の部分移動量０６０８と、見本画像と入力画像の差分である移動差分画像０６０９が得られる。部分移動量とは、辞書画像を幾つかの小領域に分割し、各小領域を移動して、入力画像と最も良くマッチングする箇所を探して見つかった位置を意味する。これらのデータについてデータ圧縮処理が行われる。
【００３６】
データ圧縮は、部分移動量０６０８については、移動位置のデータ列のハフマンコード化や算術符号化などによって圧縮処理を行え、移動差分画像０６０９についてはＪＰＥＧなどの画像圧縮処理を適用することができる。画像圧縮でＪＰＥＧベースの手法を用いる場合は、処理０６０５で作成したＤＣＴ変換のデータを０６１１のパスによって渡すことができる。
【００３７】
このような圧縮処理を行うことの意味を述べる。紙券画像は、共通する模様、紙券固有の情報（記番号）や劣化等、という要素から成り立つと考えることができる。実際には、模様部分がスキャン・印刷位置ずれ・紙の伸縮によって若干変動するので、データ圧縮をＨという関数で表すならば、Ｈ（紙券に共通する模様）＋Ｈ（模様の変動情報）＋Ｈ（紙券固有の情報）＝Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３と分解できて、このＨ２＋Ｈ３分だけを圧縮対象とすれば容量低減が図れる。また共通する模様Ｈ１は見本の辞書画像として保存するため、個別の紙幣の圧縮容量としては無視できる。情報を分解する手段としては差分画像を用いる。
【００３８】
すなわち、紙券に共通する模様Ｈ１を辞書に登録しておいて、模様の変動情報Ｈ２と、固有の画像情報Ｈ３分を残すというアプローチである。差分画像を利用することはＭＰＥＧ等の動画圧縮でも用いられる技術で、動き補償（ＭＣ：Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と称されている。一般に動画圧縮では１６×１６画素のマイクロブロックを単位として、前フレームから移動する物体（または部分領域）を検知し、移動量と差分量を保存する。１６×１６マイクロブロックの照合には、ＲＧＢの絶対値和を基準とするなど、比較的単純で計算量の少ない尺度を元に行っている。更にマイクロブロックのデータ圧縮を２次元離散コサイン変換と量子化（ＤＣＴ）によって行っている。しかし、紙幣画像に動画像の圧縮処理をそのまま適用することは、処理時間的に好ましくない。また、紙幣には細かな模様が多く含まれるため、これをそのまま保存することは容量的にも望ましくない。
【００３９】
細かな模様はぼかし、紙幣固有の汚れや書き込みなどを保存するための処理が適応ぼかし処理０６０３である。適応ぼかし処理について説明する。適応ぼかしでは、エッジ強度を元に、複数段階でガウス分布を変更する。ガウスフィルタは5×5固定サイズとして、分散パラメータσを段階的に調整して適用することで、エッジ部分を残しつつ、それ以外をぼかす。ただし、紙幣を構成する要素によっては、エッジ強度をそのまま使うだけでは十分なシャープさが維持できない模様も存在する。この場合は、辞書として、紙幣のある箇所は適応ぼかしでぼかす範囲を限定するなどの処理が必要となる。このためには鑑別情報を用いることが必須となる。
【００４０】
また、紙幣の見本画像を使って、画像容量を削減するための処理が移動差分処理（最適差分計算処理０６０６）である。最適に照合する、すなわち模様が似ている小画像同士の計算はＤＣＴ最小化基準を用いると、ＲＧＢノルム距離と比べても安定しやすい傾向がある。また、 ＤＣＴ最小化基準には後のデータ圧縮でも有利になるという理由もある。ＲＧＢ基準（1ノルム距離）とＤＣＴ基準による2画像の差分計算結果では、両者の画像で差が無いところがグレーになる。グレー以外の色は推定誤差を表すことになる。グレーの領域が広いほど後の画像圧縮にとって有利となる。すなわち、グレーの領域とは見本画像＝紙幣に共通する模様Ｈ１によって、画像情報が記述できることを意味するためである。ＤＣＴ成分第１〜第Ｎ成分の間の差分を最小化するように移動量を計算し、範囲は±Ｍ画素の移動が可能なように照合するという問題は、見本となる画像を様々に移動させたデータを、事前にＤＣＴベクトルの集合として展開しておいて、これらベクトル集合との最小距離計算を求める問題に置き換えることができる。これによって、組込みプロセッサなどでのパックド演算活用により、処理の高速化を図ることが可能となる。一般に動画等で使われる圧縮は、前フレームとのＲＧＢノルムによる移動量検知が主になるが、紙幣画像の場合、見本画像を事前に辞書に登録して置けるため、見本画像のＤＣＴ変換辞書を事前に用意できるという利点が生じる。
次に、一時スタッカ０４１０または収納ボックス群０４１２〜０４１５に蓄えられた紙幣の処理フローについて、図７を用いて説明する。まず、一時スタッカまたは収納ボックス群にある紙幣を一枚、識別装置０４０２に搬送する（０７０１）。識別装置０４０２ではセンシング、画像撮像および各識別処理を行い、制御装置０４０３はその識別結果を受信する（０７０２）。金種識別で、金種が確定したか否かを判定し（０７０３）、確定ならば０７０４へ、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５（または入出金部０４０１）に格納する（０７０７）。０７０４では、真偽識別結果に基づいて、紙幣が真券か否か判定し、真券であれば０７０５へ進み、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５（または入出金部０４０１）に格納する（０７０７）。０７０５では、正損識別結果に基づいて、紙幣が正券か否か判定し、正券であれば０７０６へ進み、そうでなければ紙幣を非還流ボックス０４１５に格納する（０７０７）。制御装置０４０３は、０７０６の金種識別の結果に従い、金種別に還流ボックス０４１２〜０４１４に紙幣を格納する。一時スタッカ０４１０に、処理する紙幣がまだあるか否かを判定し（０７０８）、まだあるならば０７０１へ戻り、ないならば０７０９へ進む。０７０９では、識別装置０４０２から、取引した全紙幣における各紙幣画像と鑑別情報を受信し、当該画像の圧縮処理および保存処理を行う。
【００４１】
受信する対象は識別装置０４０２自身、または制御装置０４０３のいずれか、または双方で良い。これはＡＴＭ装置自身の設計指針による。例えば制御装置が保持するＣＰＵが強力な作りであれば、ここで画像圧縮を行うことが有利である。一方、鑑別装置において画像処理用の特殊なＣＰＵを持つ場合は、ここで画像圧縮を行うことが有利となる。ホストコンピュータまたは操作端末装置において証跡情報が求められれば、この圧縮した画像情報を送信する。また、識別装置０４０２で紙幣画像を二重に撮像しないためには、紙幣同定情報が使われる。画像情報の送信は、例えばＡＴＭ装置の背後にあって金融取引処理を行う金融機関のホストコンピュータに対して行われる。画像情報の送信は通信装置０４０４を通して行われる。
【００４２】
最後に、見本辞書の構造や圧縮パラメータの詳細について記す。辞書には大別すると見本画像のデータ０８０１および圧縮に関するパラメータ情報０８０２が記録されている。見本画像データには、各種金券の画像１つについて、辞書に記録された画像の金種・表裏・正立倒立などの情報０８０３、当該紙幣画像のサイズや小領域の分割数などの情報０８０４、および小領域毎の画像データであるＤＣＴデータ０８０５が複数、記録されている。小領域のＤＣＴデータには、当該小領域を一意に決める番号０８０６と、当該小領域を意図的にずらした際の移動量０８０７、およびその際のＤＣＴデータがベクトル量０８０８として記録されている。したがって、入力画像が入力された場合、入力画像を小領域に分割してＤＣＴ変換を行い、見本辞書には移動を考慮した小領域の画像データがＤＣＴベクトルデータとして記録されているので、この２つの間のベクトル照合を行うだけで紙幣画像のズレに対応した画像照合が比較的少ない計算量で行えることとなる。
【００４３】
また、パラメータデータとしては、画像処理の手順や利用する色空間情報などを記した情報０８１０、低品質から高品質の紙幣画像に対して適したぼかしパラメータ０８１１、エッジ抽出パラメータ０８１２、移動差分パラメータ０８１３がある。例えば、ぼかしパラメータとは、ガウスぼかし関数の幅を画像品質毎に定義したリストである。また、エッジ抽出パラメータとは、エッジ情報を計算するウィンドウ幅と画像フィルタ値を画像品質毎に定義したリストである。また、移動差分パラメータとは最適な照合を計算する際に、重みづけユークリッド距離を計算する場合などに用いる重み係数などがある。また、紙幣上の特定位置に記番号があるといった部品パラメータ０８１４を用いると、部品ごとに圧縮の品質を制御できる。
【符号の説明】
【００４４】
０１０１・・・現金自動取引装置
０１２０・・・ネットワーク
０１００・・・ホストコンピュータ
０２０１・・・通帳入出口
０２０２・・・ＩＤカード入出口
０２０３・・・入出金口
０２０４・・・表示入力装置
０２１０〜０２１７・・・センサデバイス
０３０２・・・操作端末装置
０３０３・・・表示端末装置
０３０５・・・外部記憶装置
０３０６・・・メモリ
０３０７・・・中央演算装置
０３０９・・・通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙幣を入出金する入出金部と、
紙幣を収納する収納部と、
紙幣を鑑別する鑑別部と、
紙幣が該鑑別部を通過する際に紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、
紙幣を搬送する搬送機構と、
前記画像撮像部で撮像した紙幣画像の圧縮処理を行う圧縮処理部と、
該画像処理部によって画像圧縮処理された紙幣画像のデータを格納する格納部と、を有することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の紙幣取扱装置であって、
前記鑑別部は、紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得し、
前記格納部は、前記鑑別部によって取得された前記紙幣同定情報を格納することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の紙幣取扱装置であって、
前記画像撮像部は、前記格納部に格納された前記紙幣同定情報に基づいて紙幣の画像を撮像することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項４】
請求項１に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別部によって取得される紙幣の鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像の圧縮処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項５】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記鑑別情報は、紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む情報であることを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項６】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項７】
請求項６に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像の適応ぼかし処理を行う範囲を決定することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項８】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記格納部に格納される紙幣の見本画像から、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像と同一の金種の見本画像を選択し、該選択された見本画像と前記紙幣画像との差分画像を取得し、該差分画像の圧縮処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項９】
請求項８に記載の紙幣取扱装置であって、
前記紙幣画像を複数の領域に分割し、ベクトル計算により領域毎に前記見本画像との照合を行い、前記差分画像を取得することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項１０】
紙幣を入出金する入出金部と、紙幣を収納する収納部と、紙幣を鑑別する鑑別部と、紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、紙幣の画像を圧縮する圧縮処理部と、紙幣を搬送する搬送機構と、を備える紙幣取扱装置の制御を行うプログラムであって、
前記入出金部により入金された紙幣を前記搬送機構が搬送するステップと、
紙幣が前記鑑別部を通過する際に紙幣の画像を前記画像撮像部が撮像するステップと、
前記撮像された紙幣画像を前記圧縮処理部が圧縮処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムであって、
前記鑑別部が紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得するステップと、
前記紙幣同定情報を記憶部に記憶するステップと、
該記憶部に記憶された前記紙幣同定情報に基づいて、前記画像撮像部が紙幣の画像を撮像するか否かを判定するステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプログラムであって、
前記圧縮処理部が、前記鑑別部によって取得される紙幣の鑑別情報に基づいて前記紙幣画像の圧縮処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムであって、
前記鑑別情報は、紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む情報であることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のプログラムであって、
前記圧縮処理部が、前記鑑別情報に基づいて前記紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
紙幣を入出金する入出金部と、
紙幣を収納する収納部と、
紙幣を鑑別する鑑別部と、
紙幣が該鑑別部を通過する際に紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、
紙幣を搬送する搬送機構と、
前記画像撮像部で撮像した紙幣画像の圧縮処理を行う圧縮処理部と、
該画像処理部によって画像圧縮処理された紙幣画像のデータを格納する格納部と、を有することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の紙幣取扱装置であって、
前記鑑別部は、紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得し、
前記格納部は、前記鑑別部によって取得された前記紙幣同定情報を格納することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の紙幣取扱装置であって、
前記画像撮像部は、前記格納部に格納された前記紙幣同定情報に基づいて紙幣の画像を撮像することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項４】
請求項１に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別部によって取得される紙幣の鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像の圧縮処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項５】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記鑑別情報は、紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む情報であることを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項６】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項７】
請求項６に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像の適応ぼかし処理を行う範囲を決定することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項８】
請求項４に記載の紙幣取扱装置であって、
前記圧縮処理部は、前記格納部に格納される紙幣の見本画像から、前記鑑別情報に基づいて、前記紙幣画像と同一の金種の見本画像を選択し、該選択された見本画像と前記紙幣画像との差分画像を取得し、該差分画像の圧縮処理を行うことを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項９】
請求項８に記載の紙幣取扱装置であって、
前記紙幣画像を複数の領域に分割し、ベクトル計算により領域毎に前記見本画像との照合を行い、前記差分画像を取得することを特徴とする紙幣取扱装置。
【請求項１０】
紙幣を入出金する入出金部と、紙幣を収納する収納部と、紙幣を鑑別する鑑別部と、紙幣の画像を撮像する画像撮像部と、紙幣の画像を圧縮する圧縮処理部と、紙幣を搬送する搬送機構と、を備える紙幣取扱装置の制御を行うプログラムであって、
前記入出金部により入金された紙幣を前記搬送機構が搬送するステップと、
紙幣が前記鑑別部を通過する際に紙幣の画像を前記画像撮像部が撮像するステップと、
前記撮像された紙幣画像を前記圧縮処理部が圧縮処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムであって、
前記鑑別部が紙幣ごとの固有の特徴を示す紙幣同定情報を取得するステップと、
前記紙幣同定情報を記憶部に記憶するステップと、
該記憶部に記憶された前記紙幣同定情報に基づいて、前記画像撮像部が紙幣の画像を撮像するか否かを判定するステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプログラムであって、
前記圧縮処理部が、前記鑑別部によって取得される紙幣の鑑別情報に基づいて前記紙幣画像の圧縮処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムであって、
前記鑑別情報は、紙幣の金種、表裏、向き、及び紙幣の劣化度に関する情報のうち少なくとも一つ以上を含む情報であることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のプログラムであって、
前記圧縮処理部が、前記鑑別情報に基づいて前記紙幣画像のエッジ検出処理及び適応ぼかし処理を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８１７６（Ｐ２０１３−８１７６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４００９０（Ｐ２０１１−１４００９０）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【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２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【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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