多币种清分机的研究与设计

论文摘要

纸币图像采集、识别和处理是纸币清分系统中的核心技术,特别是在银行业,纸币清分系统具有广阔的市场前景和发展潜力。研究纸币清分系统的关键问题就是设计出实时的电路和高效率的识别算法,本论文主要围绕纸币图像采集、识别和处理涉及的软硬件设计与开发问题展开了深入的研究与讨论,提出了一套实验研究平台和设计方案,为最终产品开发提供了参考。在软件系统设计上,本文通过对纸币特征进行分析,着重对纸币的识别过程做了详细研究。在图像的预处理中,由于系统对纸币处理实时性的要求,该过程必须在很短时间内完成,因此我们采用分段线性拟合的方法确定图像中纸币的四个边界,以完成纸币的定位和倾斜矫正。在特征提取中,我们对基于方向块的特征提取方法进行了分析,在此基础上针对各国币种的特点,对图像方向块的划分方式做了研究,并采用了基于局部图像划分的方向块特征提取方法;针对系统的实时性要求,在分类器设计中,我们先用纸币图像的长宽特征建立了币种分类器,然后再用方向块特征建立了综合分类器,完成币种、面向识别。根据前面的识别结果,完成接下来的新旧和残损清分。在硬件系统设计上,本文提出将接触式图像传感器(CIS)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和高速数字信号处理(DSP)技术相结合。纸币图像通过CIS的高速采集以及A/D转换电路的模数转换,存入DSP的存储空间;DSP处理器对读入的图像数据做一系列的处理,继而实现纸币的识别与清分功能;CPLD完成硬件系统的时序控制和提供电路所需的逻辑信号。实验表明,本文实现的系统满足了纸币识别和清分的技术要求,具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 国内外的研究及发展状况
• 1.5 纸币清分系统简介
• 1.6 本课题的设计难点
• 1.7 课题研究的主要内容及章节安排
• 第2章 纸币清分系统的硬件配置方案
• 2.1 引言
• 2.2 系统硬件总体架构设计
• 2.2.1 系统架构
• 2.2.2 系统的硬件组成及工作原理
• 2.3 图像采集模块的器件选用及组成
• 2.3.1 CIS 和A/D 的选用
• 2.3.2 图像采集模块的组成
• 2.4 图像处理模块
• 2.4.1 图像处理模块的构成
• 2.4.2 DSP 芯片的选用及FLASH 存储器的电路设计
• 2.4.3 调试接口（JTAG）
• 2.4.4 McBSP 串口通信设计
• 2.5 时序控制模块
• 2.5.1 时序控制模块的构成
• 2.5.2 CPLD 器件的选用及设计简介
• 2.6 本章小结
• 第3章 纸币图像识别算法理论
• 3.1 引言
• 3.2 数字图像处理技术
• 3.2.1 数字图像处理技术基本概念
• 3.2.2 数字图像所研究的主要内容
• 3.3 模式识别技术
• 3.3.1 模式识别系统的基本构成
• 3.3.2 特征提取和选择
• 3.3.3 分类器的设计
• 3.4 神经网络技术
• 3.4.1 神经网络简述
• 3.4.2 神经网络方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 纸币清分系统算法设计方案
• 4.1 引言
• 4.2 清分系统软件概述
• 4.2.1 清分系统软件的功能
• 4.2.2 清分系统软件整体结构
• 4.3 清分系统软件的算法设计
• 4.3.1 纸币图像预处理
• 4.3.2 纸币币种、面向识别算法
• 4.3.3 纸币新旧测量算法
• 4.3.4 纸币的污渍及残损检测算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统性能测试与分析
• 5.1 引言
• 5.2 识别准确率与拒识率测试
• 5.3 新旧程度测量精度测试
• 5.4 残缺程度测量精度测试
• 5.5 系统处理速度测试
• 5.6 系统性能的进一步改进
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 经过预处理后得到的多币种纸币图像
• 附录2 算法配置参数
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢