基于数字化的纸币防伪关键技术的研究与实现

论文摘要

随着我国国民经济的飞速发展，人们生活水平不断提高，日常活动中现金流通越来越频繁。同时，制、贩假币的现象也屡见不鲜，且呈上升趋势。尽管验钞机在不断的升级，可是随着高新技术的普及和完善，假钞制作技术也在逐步提高，造假的花样让人防不胜防。现有的基于工艺型的纸币防伪技术越来越不能满足实际需求。因此，纸币防伪技术的改进势在必行。本文提出一种数字化防伪技术,即将数字水印技术、二维码技术应用到纸币防伪，并结合基于ARM9的嵌入式系统作为其检测装置，有效提高纸币的安全性。数字水印技术应用到纸币防伪中,是将纸币号码作为数字水印，经Arnold变换置乱后嵌入到原始纸币图像中。根据人类视觉系统的特性，选择小波系数变化大的位置嵌入数字水印，嵌入数字水印的强度按照小波系数的大小，自适应的嵌入到低频域中，并采用基于ARM9的嵌入式系统作为数字水印的检测装置以提取数字水印。实验表明该算法在确保纸币水印不可见性的同时，具有较强的抗噪声能力，对纸币的污损、剪切、噪声等操作具有较好的鲁棒性。通过对比提取的水印和标准水印的相似度来鉴别纸币的真伪。二维码应用到纸币防伪中,是将纸币号码编码生成码字序列及纠错码，形成二维码图形，掩码之后嵌入到纸币中。提取的时候利用二维码的定位图形定位二维码，然后用掩码求出纸币号码生成的码字序列和纠错码，计算出纸币号码，通过对比计算出的纸币号码和标准的号码的相似度辨别纸币真伪。纸币号码的定位：是采用模板匹配的方法，通过对采集的图像进行二值化预处理，突出纸币号码特征，由纸币号码分别在水平方向和垂直方向的特征，形成特征模板。在纸币图像左下方搜索与特征模板匹配的图像信息。实验表明该匹配方法可以快速、有效地定位纸币号码。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 本文的研究课题
• 第二章 纸币防伪技术现状及实施方案
• 2.1 纸币防伪的研究状况
• 2.2 验钞机的研究状况
• 2.2.1 验钞机的原理
• 2.2.1.1 安全线磁性检测
• 2.2.1.2 磁性油墨检测
• 2.2.1.3 红外防伪
• 2.2.1.4 激光防伪
• 2.2.1.5 荧光防伪
• 2.2.2 验钞机的发展现状
• 2.3 实施方案
• 第三章 技术的详述及解决方案
• 3.1 纸币数字水印的嵌入与提取
• 3.1.1 数字水印技术简介
• 3.1.2 数字水印的置乱
• 3.1.3 嵌入位置的选取
• 3.1.4 水印的嵌入
• 3.1.5 水印的提取
• 3.2 纸币二维码的加载与提取
• 3.2.1 二维码技术介绍
• 3.2.2 QR Code 二维码
• 3.2.3 纸币号码编码
• 3.2.4 纠错码字的生成
• 3.2.5 纸币号码的 QR Code 符号
• 3.2.6 二维码掩码
• 3.2.6.1 掩码的数学依据
• 3.2.6.2 QR Code 的掩码图形
• 3.2.6.3 掩码结果的评价
• 3.2.7 二维码的嵌入
• 3.2.8 二维码的提取
• 3.3 基于嵌入式系统的检测装置
• 3.3.1 嵌入式系统概述
• 3.3.1.1 嵌入式系统
• 3.3.1.2 ARM9 的优势
• 3.3.2 纸币验钞机嵌入式系统的结构框架
• 3.3.3 OV9650 摄像头驱动及图像信息采集
• 3.4 纸币号码定位
• 3.4.1 纸币图像的分割
• 3.4.2 纸币号码的定位
• 3.4.2.1 纸币号码特征
• 3.4.2.2 模板的构造及号码的定位
• 第四章 实验及仿真结果
• 4.1 纸币数字水印性能测试
• 4.2 二维码提取的仿真结果
• 4.3 纸币号码定位仿真结果
• 第五章 结论及未来的研究课题
• 5.1 结论
• 5.2 未来的研究课题
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 摄像头驱动
• 附录 B QR CODE 符号形成的头文件
• 附录 C QR CODE 符号纠错码的形成函数
• 附录 D 二维码提取程序