紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法

【課題】潜像模様の光透過特徴を効果的に捉えることにより、潜像模様を有した紙葉類の真偽判別を機械検査により大量かつ高速に実現する紙葉類の真偽判別装置を提供する。
【解決手段】素材にエンボスあるいはすき入れにより一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する有価証券等の紙葉類に対し、光学的な透過信号を精細に取得した場合に得られる明暗万線パターンの特徴を抽出することにより、潜像模様の有無を検査し真偽判別を行ない、あるいは、明暗万線パターンを処理することにより潜像模様の抽出を行なって真偽判別を行なう。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材にエンボスあるいはすき入れにより一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する有価証券等の紙葉類の真偽を判別する紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の潜像模様は、角度を変えて見た場合に特定の模様、たとえば、文字や図柄が浮き出ることを特徴とし、その複製、偽造が困難であるため、真偽保証を必要とする有価証券等の印刷技術の１つとして使用されている（たとえば、特許文献１参照）。
従来、このような潜像模様を有する紙葉類の真偽判別は、利用者がその場で目視により真偽を確かめることを前提にしている。
【０００３】
また、このような潜像模様を有する紙葉類の真偽判別方法として、潜像部分の光透過量が大きくなることを利用することで、巨視的な透過パターンの特徴を捉えて判別する方法や、透過光学系を利用することで、潜像の透過特性を利用して、潜像の凹凸形状を検出して判別する方法等が公知である（たとえば、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−３３９９００号公報
【特許文献２】特開２００５−１９０３１３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３６５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目視による真偽判別の場合、大量かつ高速に真偽判別を行なうことは困難である。また、前記特徴（潜像模様）に対して機械検査を実現した場合には、複数の角度に対応した複数の信号取得部が必要となり、かつ、信号処理部においても複合的な処理、演算が必要となり、複雑かつ大規模な構成が必要となる。
【０００５】
また、従来公知の技術においては、巨視的かつ副次的な特徴を捉えているため、類似した特徴のもの、たとえば、透かし等と区別がつかない可能性があり、精度の高い真偽判別は困難である。
【０００６】
また、最近、潜像模様を有する紙葉類の真偽判別方法として、光学的な透過信号を取得して得られる明暗万線パターンの特徴を万線のライン方向に沿って捉えることで判別する方法が考えられているが、紙葉類が傾いて搬送された場合、明暗万線パターンも傾いた状態の信号として取得されるため、万線のライン方向の特徴を得るためには、明暗万線パターンの傾斜角度を求める必要があるため、処理速度や精度の点で問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、潜像模様の光透過特徴を効果的に捉えることにより、潜像模様を有した紙葉類の真偽判別を機械検査により大量かつ高速に実現する紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、たとえ紙葉類が傾斜していても、当該紙葉類から明暗万線パターンを傾斜角度によらず高精度でかつ効率的に抽出し真偽判別可能な紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法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】
本発明の紙葉類の真偽判別装置は、特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光を照射する光源と、前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設され、当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターン画像を取得する信号取得手段と、この信号取得手段から得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出する信号処理手段と、この信号処理手段により抽出された万線パターンの特徴を抽出することにより当該紙葉類の真偽を判別する真偽判別手段とを具備している。
【００１０】
また、本発明の紙葉類の真偽判別装置は、特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光を照射する光源と、前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設され、当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターン画像を取得する信号取得手段と、この信号取得手段から得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出し、抽出された万線パターン領域内で線分の追跡処理を行なうことにより個々の万線を抽出し、抽出された個々の万線および前記万線パターンから潜像パターンを抽出する信号処理手段と、この信号処理手段により抽出された潜像パターンにより当該紙葉類の真偽を判別する真偽判別手段とを具備している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、潜像模様の光透過特徴を効果的に捉えることにより、潜像模様を有した紙葉類の真偽判別を機械検査により大量かつ高速に実現する紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法を提供できる。
【００１２】
また、本発明によれば、たとえ紙葉類が傾斜していても、当該紙葉類から明暗万線パターンを傾斜角度によらず高精度でかつ効率的に抽出し真偽判別可能な紙葉類の真偽判別装置および紙葉類の真偽判別方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る潜像模様を有する有価証券などの紙葉類１０の一例を模式的に示すもので、素材にエンボスあるいはすき入れにより一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様１が所定の位置に形成されている。潜像模様１は、特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できることが特徴である。なお、図１において、符号２はその他の印刷模様を示している。
【００１４】
このような潜像模様１を有する紙葉類１０において、凹凸万線パターンの線間隔よりも充分に精細な解像度で潜像模様部からの光透過信号を取得した場合、たとえば、図２に示すような明暗万線パターン画像が得られる。なお、図２において、符号３は万線パターンの凸部に対応し、符号４は万線パターンの凹部に対応している。
【００１５】
図３は、本発明の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示すものである。紙葉類１０は、搬送手段としての搬送部３０により１枚ずつ順次搬送され、読取位置Ａに順次送出される。光源２０と信号取得手段としての信号取得部２１は、読取位置Ａに対して、搬送部３０を間に介在して相対向配設されている。光源２０は読取位置Ａにおいて紙葉類１０の一方の面に光を照射し、信号取得部２１は読取位置Ａでの紙葉類１０の透過光を受光して電気信号に変換する。
【００１６】
信号取得部２１は、たとえば、紙葉類１０の搬送方向に対して直交方向にライン状に配設された複数の受光素子からなるラインセンサであり、ラインごとの電気信号を紙葉類１０の搬送に同期して逐次取得することにより２次元の信号を得るようになっている。この場合、光源２０および信号取得部２１の光軸は、紙葉類１０の搬送面に対してそれぞれ垂直でなくてもよい。
【００１７】
また、信号取得部２１は、潜像模様１の図柄の画線部分で凹凸の線状パターンからの位置のずらし量よりも小さい間隔の周期の解像度、たとえば、潜像模様１の図柄の画線部分で凹凸の線状パターンからの位置のずらし量の１／２以下の周期の解像度で電気信号に変換することで、凹凸形状に対応した明暗万線パターンを取得する。
【００１８】
信号取得部２１の出力信号は、信号処理手段としての明暗万線検出部２２に送られ、明暗万線検出部２２の出力信号は、信号処理手段としての潜像模様演算部２３に送られる。明暗万線検出部２２、潜像模様演算部２３は、後述する１つあるいは複数の処理・演算などを行なう。
【００１９】
潜像模様演算部２３の処理・演算結果は、真偽判別手段としての真偽判別部２４に送られる。真偽判別部２４は、潜像模様演算部２３から得られる処理・演算結果を基に当該紙葉類１０の真偽を判別する。
【００２０】
ここに、たとえば、光源２０がハロゲンランプのような赤外波長域を含む赤外光を出力する光源で、信号取得部２１が赤外波長域を含む赤外光を選択的に透過するフィルタとセンサで赤外光透過信号を取得する場合においては、赤外光吸収のない印刷部を透過するため、印刷パターンによらない透過光信号の取得が可能となる。
【００２１】
以上のようにして信号取得部２１から得られた、図２に示すような潜像模様１の部分の明暗万線パターンに基づき以降の処理が行なわれる。
【００２２】
まず、第１の実施の形態に係る処理の流れについて図４に示すフローチャートを参照して説明する。第１の実施の形態では、明暗万線検出部２２において、まず、図２に示した潜像模様を含む明暗万線パターンを入力画像として取込み（ステップＳ１）、この取込んだ万線パターン画像に対して、図５に示す微分フィルタを用いて万線パターンに垂直となる方向の微分処理を行なう（ステップＳ２）。この微分フィルタによる微分処理の演算式を以下に示す。この微分フィルタを用いた演算により縦方向の微分処理が実行され、横方向のエッジが検出される。
ｆ（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ−１，ｊ＋１）＋ｆ（ｉ，ｊ＋１）＋ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）
−ｆ（ｉ−１，ｊ−１）−ｆ（ｉ，ｊ−１）−ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）
なお、万線パターンが縦方向の場合には、横方向の微分処理を行なう微分フィルタを使用することにより、縦方向のエッジ検出が可能である。
【００２３】
次に、微分処理によって得られた微分画像に対し２値化処理を行なう（ステップＳ３）。２値化処理によって得られた２値化画像に対して、図６に示す膨張演算フィルタを用いてエッジに垂直方向の膨張処理を行なう（ステップＳ４）。この膨張演算フィルタによる膨張処理の演算式を以下に示す。この膨張演算フィルタを用いた膨張演算を１回あるいは複数回繰り返すことにより、万線エッジパターンを結合できる。
【００２４】
（ｆ（ｉ，ｊ）＝０）ＡＮＤ（（ｆ（ｉ，ｊ−１）＝１）
ＯＲ（ｆ（ｉ，ｊ＋１）＝１）） → ｆ（ｉ，ｊ）＝１
次に、膨張演算処理によって得られた膨張パターンに対して、図７に示す収縮演算フィルタを用いて膨張処理と同じ方向への収縮処理を行なう（ステップＳ５）。この収縮演算フィルタによる収縮処理の演算式を以下に示す。この収縮演算フィルタを用いた収縮演算を膨張演算と同じ回数もしくはそれ以上の回数繰り返すことにより、万線パターンを結合した領域以外の領域を除去することができる。
【００２５】
（ｆ（ｉ，ｊ）＝１）ＡＮＤ（（ｆ（ｉ，ｊ−１）＝０）
ＯＲ（ｆ（ｉ，ｊ＋１）＝０）） → ｆ（ｉ，ｊ）＝０
ここで、上記膨張演算および収縮演算の例を図８に示す。図８（ａ）は２値化されたエッジ画像（ステップＳ３の２値化処理結果）の一例を示し、このエッジ画像に対し膨張演算を１回行なった結果（ステップＳ４の膨張処理結果）が図８（ｂ）、膨張演算を２回行なった結果が図８（ｃ）となる。膨張演算の結果、得られた膨張パターン（図８（ｃ））に対し収縮演算を１回行なった結果（ステップＳ５の収縮処理結果）が図８（ｄ）、収縮演算を２回行なった結果が図８（ｅ）となる。
【００２６】
次に、収縮演算処理によって得られた収縮パターン（図８（ｅ））に対して、図８（ｆ）に太線枠Ｅで示すように連結成分（連結領域）の検出を行なう（ステップＳ６）。この連結成分検出処理の結果、万線パターンが連結領域として抽出される（ステップＳ７）。
【００２７】
次に、潜像模様演算部２３において、ステップＳ７で抽出された連結領域の大きさと位置情報を求める（ステップＳ８）。次に、真偽判別部２４において、潜像模様演算部２３で求めた連結領域の大きさと位置情報をあらかじめ設定される基準値と比較することにより、当該紙葉類１０の真偽を判別する（ステップＳ９）。
【００２８】
図９に図２と同様の潜像模様を含む万線パターンの一例を示し、この万線パターンに対し微分処理および２値化処理を行なった結果を図１０に、膨張演算処理を行なった結果を図１１に、収縮演算処理を行なった結果を図１２に、それぞれ示す。
また、図１３に潜像模様を含む万線パターンが傾斜している一例を示し、この傾斜した万線パターンに対し微分処理および２値化処理を行なった結果を図１４に、膨張演算処理を行なった結果を図１５に、収縮演算処理を行なった結果を図１６に、それぞれ示す。このように、万線パターンが傾斜した状態でも、万線パターン領域が連結成分として確実に検出することができる。
【００２９】
次に、第２の実施の形態に係る処理の流れについて図１７に示すフローチャートを参照して説明する。第２の実施の形態では、ステップＳ１〜Ｓ７までの処理は前述した第１の実施の形態（図４）と同様であるので説明は省略し、第１の実施の形態とは異なるステップＳ１０〜Ｓ１３の処理について以下に説明する。
【００３０】
潜像模様演算部２３において、ステップＳ７で連結領域として抽出された万線パターン領域に対して、図１８に示すように、万線パターン領域の両端部の領域Ｅ１，Ｅ２で万線方向への射影を取ることで、両端部での万線の位置を検出する（ステップＳ１０）。
【００３１】
次に、検出された万線の端点位置情報のうち、片側の端点から万線の線追跡を行ない、他の端点との組合わせを求めることで、図１９に示すように、求めた端点対を結ぶ線分を万線の線分とする（ステップＳ１１）。
【００３２】
次に、図２０に示すように、万線パターンのうちで万線の線分として求められた線から外れる部分を潜像部として抽出する（ステップＳ１２）。
【００３３】
次に、真偽判別部２４において、潜像模様演算部２３で抽出された潜像部をあらかじめ設定される基準潜像パターンと比較することにより、当該紙葉類１０の真偽を判別する（ステップＳ１３）。
【００３４】
また、傾斜した潜像模様を含む万線パターンの一例を図２１に示す。この場合も上記同様に、万線パターン領域の両端部の領域Ｅ１，Ｅ２で万線方向への射影を行ない、両端部での万線の位置を検出する。次に、検出された万線の端点位置情報のうち、片側の端点から万線の線追跡を行ない、他の端点との組合わせを求め、図２２に示すように、求めた端点対を結ぶ線分を万線の線分とする。続いて、図２３に示すように、万線の線分として求められた線から外れる部分を潜像部として抽出し、得られた潜像部分とあらかじめ準備しておいた基準潜像パターンとの比較により、真偽判別部２４において当該紙葉類１０の真偽を判別する。
【００３５】
以上説明した紙葉類の真偽判別装置および真偽判別方法により、潜像模様を用いた紙葉類の真偽判別が可能となる。そして、潜像模様の透過特徴を効果的に捉えることにより、潜像模様を有した紙葉類の真偽判別を機械検査により大量かつ高速に実現できる。
また、たとえ紙葉類が傾斜していても、当該紙葉類から明暗万線パターンを傾斜角度によらず高精度でかつ効率的に抽出し真偽判別を行なうことができる。
【００３６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲で変形実施可能である。たとえば、搬送部３０を持たずに、信号取得部２１を紙葉類１０の全域あるいは一部の信号を取得できるエリアセンサ（カメラ）としてもよい。
また、単一で簡易的な紙葉類の真偽判別装置として使用しても、複数の真偽判別機能を有した大規模な真偽判別装置の相補的な一機能として使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る潜像模様を有した有価証券などの紙葉類の一例を示す模式図。
【図２】潜像模様を有した紙葉類からの透過信号の一例を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示す模式図。
【図４】第１の実施の形態に係る処理の流れについて説明するフローチャート。
【図５】微分演算フィルタを説明する図。
【図６】膨張演算フィルタを説明する図。
【図７】収縮演算フィルタを説明する図。
【図８】膨張演算処理および収縮演算処理を説明する図。
【図９】万線パターン画像の一例を示す模式図。
【図１０】万線パターン画像に対する微分処理および２値化処理を行なった結果を示す模式図。
【図１１】万線パターン画像に対する膨張演算処理を行なった結果を示す模式図。
【図１２】万線パターン画像に対する収縮演算処理を行なった結果を示す模式図。
【図１３】傾斜した万線パターン画像の一例を示す模式図。
【図１４】傾斜した万線パターン画像に対する微分処理および２値化処理を行なった結果を示す模式図。
【図１５】傾斜した万線パターン画像に対する膨張演算処理を行なった結果を示す模式図。
【図１６】傾斜した万線パターン画像に対する収縮演算処理を行なった結果を示す模式図。
【図１７】第２の実施の形態に係る処理の流れについて説明するフローチャート。
【図１８】第２の実施の形態に係る万線パターン画像の一例を示す模式図。
【図１９】第２の実施の形態に係る万線の近似線分を説明する模式図。
【図２０】第２の実施の形態に係る万線パターンからの潜像部抽出を説明する模式図。
【図２１】第２の実施の形態に係る傾斜した万線パターン画像の一例を示す模式図。
【図２２】第２の実施の形態に係る傾斜した万線の近似線分を説明する模式図。
【図２３】第２の実施の形態に係る傾斜した万線パターンからの潜像部抽出を説明する模式図。
【符号の説明】
【００３８】
１…潜像模様、２…他の印刷模様、１０…紙葉類、２０…光源、３０…搬送部（搬送手段）、２１…信号取得部（信号取得手段）、２２…明暗万線検出部（信号処理手段）、２３…潜像模様演算部（信号処理手段）、２４…真偽判別部（真偽判別手段）、Ａ…読取位置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光を照射する光源と、
前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設され、当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターン画像を取得する信号取得手段と、
この信号取得手段から得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出する信号処理手段と、
この信号処理手段により抽出された万線パターンの特徴を抽出することにより当該紙葉類の真偽を判別する真偽判別手段と、
を具備したことを特徴とする紙葉類の真偽判別装置。
【請求項２】
特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光を照射する光源と、
前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設され、当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターン画像を取得する信号取得手段と、
この信号取得手段から得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出し、抽出された万線パターン領域内で線分の追跡処理を行なうことにより個々の万線を抽出し、抽出された個々の万線および前記万線パターンから潜像パターンを抽出する信号処理手段と、
この信号処理手段により抽出された潜像パターンにより当該紙葉類の真偽を判別する真偽判別手段と、
を具備したことを特徴とする紙葉類の真偽判別装置。
【請求項３】
前記光源は赤外光あるいは赤外波長域を含む光を出力する光源であり、前記信号取得手段は赤外波長域の光を選択的に受光して電気信号に変換することを特徴とする請求項１または請求項２記載の紙葉類の真偽判別装置。
【請求項４】
前記紙葉類を読取位置に搬送する搬送手段を有し、
前記信号取得手段は、前記読取位置において前記紙葉類の搬送方向に対して直交方向にライン状に配設された複数の受光素子からなり、ラインごとの電気信号を前記紙葉類の搬送に同期して逐次取得することにより２次元の信号を得ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の紙葉類の真偽判別装置。
【請求項５】
特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光源から光を照射する第１のステップと、
前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設された信号取得手段により当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターンを取得する第２のステップと、
この第２のステップにより得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出する第３のステップと、
この第３のステップにより抽出された万線パターンの特徴を抽出することにより当該紙葉類の真偽を判別する第４のステップと、
を具備したことを特徴とする紙葉類の真偽判別方法。
【請求項６】
特定の角度から目視したときに文字や図柄が確認できる潜像模様であって、素材に一定間隔の凹凸万線パターンを形成し、文字や図柄の画線部分では凹凸の線状パターンの位置をずらすことにより文字や図柄を表している潜像模様を有する紙葉類の一方の面に対し光源から光を照射する第１のステップと、
前記紙葉類の他方の面に対して前記光源と相対向して配設された信号取得手段により当該紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換することにより凹凸形状に対応した明暗万線パターンを取得する第２のステップと、
この第２のステップにより得られる明暗万線パターン画像に対し微分演算によりエッジ検出を行ない、得られたエッジ画像に対し膨張演算および収縮演算を行なうことにより連結領域として万線パターンを抽出し、抽出された万線パターン領域内で線分の追跡処理を行なうことにより個々の万線を抽出し、抽出された個々の万線および前記万線パターンから潜像パターンを抽出する第３のステップと、
この第３のステップにより抽出された潜像パターンにより当該紙葉類の真偽を判別する第４のステップと、
を具備したことを特徴とする紙葉類の真偽判別方法。

【図１】