基于数字图像处理的纸币卡把计数与币值识别的研究

论文摘要

近年来,随着我国国民经济的迅猛发展,货币流通的速度急速加快,市场流通所需要的纸币日益增多,银行出纳柜台现金处理工作繁重。然而在银行内部,纸币卡把与币值识别仍然普遍采用人工计数识别的方法,该处理方法不仅是一项单调、繁重、重复性较高的体力劳动,而且准确性和安全性均难以保证。针对银行业的这种情况,开发能够对纸币进行自动卡把计数与币值识别的检测系统,使纸币卡把计数环节实现机械化、自动化、信息化操作势在必行。本文的主要核心内容包括纸币卡把计数和纸币币值的识别。所谓纸币卡把计数,就是统计通过X射线扫描纸币扎带上照影剂成像的条纹数目来确定纸币的把数。所谓币值的判定,就是识别袋中的币值。本论文主要内容包括卡把机工作原理及结构的设计改进、照影剂的研发、纸币图像的预处理、多工况下纸币图像把数、捆数计数和币值识别算法的研究。纸币图像预处理主要是对照影剂形成的目标条纹的提取,分别针对混装纸币和非混装纸币图像的特点,比较了几种常用的图像阈值分割法,本文提出的是一种基于照影剂成像特点的自适应阈值算法,该算法操作简单,且对不同纸币混装工况下提取的目标条纹效果良好。对于理想工况下把、捆的计数,通过计算目标条纹连通区域的个数即可准确计数。在实际工况下,由于条纹不规整性、位置任意性和条纹缺失等多种因素的影响,会影响到系统识别计数的准确性,针对这种情况,本文提出一种将图像相邻目标条纹质心间距与图像纸币轮廓边缘相结合的多信息融合的算法,来弥补缺失的条纹,确保识别精度,提高容错率。在纸币币值识别判定部分,分别对不同高度和相同高度纸币在混装与非混装情况下进行了识别。根据纸币图像特征和X射线成像原理,对于不同高度纸币通过灰度值和位置坐标来判定,对于相同高度的纸币通过捆的平均长度和位置坐标来判定。综上从灰度、长度、位置坐标三参数融合进行币值判定,多参数判定确保了识别的精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外相关领域研究现状
• 1.2.1 X射线成像技术的发展与现状
• 1.2.2 数字图像处理技术在银行部门的应用
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 卡把机系统的总体结构设计
• 2.1 系统的硬件结构设计
• 2.1.1 X射线识别捆钞计数原理
• 2.1.2 系统的硬件结构设计
• 2.2 照影剂的研发
• 2.2.1 涂料垂直造影试验
• 2.2.2 扎带打结造影试验
• 2.2.3 照影剂水平造影试验
• 2.2.4 照影剂丝网印刷水平造影试验
• 2.3 系统的软件设计
• 2.3.1 数字图像及BMP图像文件格式的介绍
• 2.3.2 系统软件开发环境
• 2.3.3 本课题的DIB函数库及其访问函数
• 2.3.4 系统软件的总体流程
• 第3章 纸币图像的预处理
• 3.1 数字图像处理基础
• 3.1.1 数字化图像
• 3.1.2 数字图像处理主要的内容
• 3.2 常用阈值分割法分割纸币图像的效果
• 3.2.1 图像分割技术
• 3.2.2 纸币图像的阈值分割
• 3.2.2.1 直方图阈值分割效果
• 3.2.2.2 迭代阈值分割效果
• 3.2.2.3 最大类间方差法分割效果
• 3.2.2.4 局部位置阈值分割效果
• 3.3 基于目标条纹特征的自适应阈值分割
• 3.4 本章小结
• 第4章 卡把计数的研究及应用
• 4.1 形态学概念
• 4.1.1 形态学概述
• 4.1.2 二值形态学腐蚀和膨胀
• 4.2 理想工况下把数的识别
• 4.2.1 连通分量的概念
• 4.2.2 连通区域标记算法及应用
• 4.3 实际工况下把数的识别
• 4.3.1 实际工况的分析
• 4.3.2 黑色目标条纹质心的提取
• 4.3.3 灰度垂直投影提取捆边缘及捆数的识别
• 4.3.4 多信息融合进行把数识别
• 4.4 本章小结
• 第五章 多信息融合进行币值识别
• 5.1 图像特征的概述
• 5.1.1 图像特征的定义提取原则及标准
• 5.1.2 纸币图像特征的选择
• 5.2 不同高度纸币币值的识别
• 5.2.1 非混装工况下纸币币值的识别
• 5.2.1.1 基于直方图峰值差异识别
• 5.2.1.2 基于灰度平均值差异识别
• 5.2.2 混装工况下纸币币值的识别
• 5.2.2.1 基于直方图峰值差异识别
• 5.2.2.2 基于每捆灰度平均值差异识别
• 5.3 相同高度纸币币值的识别
• 5.3.1 单捆纸币的长度统计
• 5.3.2 实际工况下纸币币值的识别
• 5.3.3 限制工况进行纸币币值的识别
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 结论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A