欧元纸币清分机中图像处理与识别系统的设计与实现

论文摘要

纸币识别技术是典型的模式识别领域中的问题，应用该技术所开发的纸币清分机也被广泛的使用和推广，纸币清分机具有点钞、验钞、清分、计数等多种功能，在金融行业发挥了越来越重要的作用。对纸币图像进行识别处理是整个纸币清分机系统的核心问题。由于系统的实时性要求，对图像处理算法的深入研究具有十分重要的意义。课题来源于哈工大计算机学院慧通爱迪信息技术有限公司提出的松花江CF1000型欧元纸币清分机系统的开发。该项目与哈尔滨电影机厂合作完成。整个清分机系统包括图像处理与识别子系统、检伪子系统和控制子系统。本系统为其中的图像处理与识别子系统，应用数字图像处理技术对纸币图像进行分析与识别，最终进行分类。本系统是针对CF1000型欧元机系统进行开发和设计的。系统中包括对图像进行预处理、图像的面值面向的识别、纸币新旧程度的识别、纸币残缺程度的识别。纸币图像的预处理包括3个功能模块，图像的亮度补偿、图像的倾斜校正、图像的边缘检测。图像面值面向的识别中包括对图像特征的选择与提取以及分类器的设计。对于以上提出的问题，本系统主要采用了以下方法：图像采集与预处理阶段，采用了补偿和图像采集同步处理的方法，减少了预处理阶段的时间消耗。在图像新旧判别时，采用了直方图与空白块相结合的新旧判别方法，提高了新旧判别的稳定性。在图像残缺判别时，利用了残缺区域与背景区域灰度值相似的方法。在特征提取时，使用了自适应网格提取特征的方法，有效的解决了图像变形的问题。在分类器的选择上，选择了人工神经网络分类器结合距离分类器的方法，大大提高了系统识别的准确率。本系统已经应用于CF1000型欧元纸币清分机，并通过大量试验对软件系统的识别特性进行测试，最终测试的结果完全满足了系统的需求。识别的正确率在99.8%以上，新旧的清分误差在±5张内，残缺的误差在±1张内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 与本课题有关的国内外发展概况
• 1.2.1 纸币分类技术发展
• 1.2.2 纸币新旧程度检测技术的发展
• 1.2.3 纸币残缺程度检测技术的发展
• 1.3 本文主要研究的内容
• 第2章 系统需求分析
• 2.1 系统工作流程分析
• 2.2 系统的功能需求
• 2.2.1 纸币图像预处理模块
• 2.2.2 纸币的面值面向识别模块
• 2.2.3 纸币图像细节分析模块
• 2.3 系统的非功能需求
• 2.4 系统的实施方案
• 2.5 本系统预期达到的目标
• 2.5.1 功能性目标
• 2.5.2 非功能性目标
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统设计
• 3.1 系统的总体设计
• 3.2 图像亮度的补偿模块的设计
• 3.2.1 亮度补偿模块的功能
• 3.2.2 亮度补偿模块的算法分析与设计
• 3.3 图像边缘的检测模块的设计
• 3.3.1 边缘检测模块的功能
• 3.3.2 边缘检测模块的算法分析与设计
• 3.4 图像倾斜的校正模块的设计
• 3.4.1 倾斜校正模块的功能
• 3.4.2 倾斜校正模块的算法分析与设计
• 3.5 纸币面值与面向识别模块的设计
• 3.5.1 自适应网格提取特征
• 3.5.2 分类器设计
• 3.6 纸币的新旧等级确定模块的设计
• 3.7 纸币残缺程度确定模块的设计
• 3.8 本章小结
• 第4章 系统实现与运行
• 4.1 图像亮度的补偿模块的实现
• 4.2 图像边缘的检测模块的实现
• 4.3 图像面值和面向的识别模块的实现
• 4.4 图像新旧等级的确定模块的实现
• 4.5 残缺程度的确定模块的实现
• 4.6 与 PC 机之间通讯的实现
• 4.7 数据文件格式
• 4.7.1 面值面向矢量特征
• 4.7.2 位置灰度补偿数据文件 ComValue
• 4.7.3 残缺位置标志数据文件 Darea
• 4.7.4 新旧程度对比块信息数据文件 Ref.dat
• 4.7.5 综合数据文件
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统测试与分析
• 5.1 本系统使用的测试理论
• 5.1.1 系统测试
• 5.1.2 功能测试
• 5.1.3 性能测试
• 5.2 测试方法
• 5.2.1 面值识别测试方法
• 5.2.2 面相识别测试方法
• 5.2.3 新旧程度测试方法
• 5.2.4 残缺程度测试方法
• 5.2.5 清分速度测试方法
• 5.3 测试数据与结果分析
• 5.3.1 面值面向识别
• 5.3.2 新旧程度测试
• 5.3.3 残缺程度测试
• 5.3.4 图像处理速度测试
• 5.4 系统性能的进一步改进
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历