摘 要

伴随着经济全球化，每一个国家经济都在高速增长，越来越多的行业都实现了业务的信息化和自动化。而银行未来的发展趋势也是业务的全面信息化和自动化，而智能化的纸币清分机的综合应用是银行业务信息化和自动化的表现之一，但由于国内对纸币清分机技术的研究发展起步较晚，没有掌握到纸币的核心技术等其他限制原因，大多数的国内纸币清分机有容易受到环境的限制，分类精度差，挑残能力较差的缺陷，而纸币对纸币清分机技术的要求却越来越高，所以对纸币清分机核心技术进行研究可以改善国产清分机的质量，具有重大意义。本文拍照采集第五版人民币纸币图像作为识别样本，以MATLAB为仿真软件对纸币图像进行新旧与残损识别的仿真实验，使用了模式识别方法和数字图像处理技术，对纸币清分机的新旧与残损识别的核心技术进行了深入的研究分析和算法验证^[1]。

本文中的纸币图像的获取是通过拍照获取的，收集了目前流通的第五版人民币纸币作为纸币识别样本，在开始进行研究之前，由于拍照所采集到的图像存在噪声，图像模糊等问题的存在，为得到质量更好的纸币图像，需要先对拍照采集到的待处理纸币图像进行图像预处理以提高图像的质量减少以后识别存在的误差。本文中对待处理的纸币图像进行了均值滤波和中值滤波对比，最后选择了效果更好的中值滤波进行图像的增强，采用对数变换对图像进行了对比度增强，采用Radon变换对图像进行倾斜校正，然后利用Canny算子来进行倾斜角度的旋转校正。

对于纸币的新旧识别本文主要采用基于纸币区域直方图的变化来进行纸币图像新旧程度的识别。首先先对纸币样本图像进行灰度直方图处理，接下来通过多次阈值分割实验来计算出合适的阈值，然后计算纸币图像的白色区域所占的面积来表示纸币新旧程度的不一样来实现对新旧人民币的识别。对于纸币的残损识别，根据残损处的灰度值和背景处灰度值相同的原理进行阈值分割，通过选取合适的阈值对图像进行二值化分割，提取出与背景灰度值相同的纸币残损区域，计算该区域的面积占整个纸币图像面积的比例，最后和国家规定的纸币残损面积容限进行对比可以判定出纸币的残损等级^[2]。通过MATLAB进行仿真验证，本文通过研究纸币图像区域直方图变化分析以及多次阈值分割试验，实现了对纸币的新旧及残损的识别，并满足纸币清分的相关技术要求。

关键词： 纸币清分技术；图像增强；倾斜校正；纸币新旧残损识别

Abstract

With the economic globalization, each country's economic growth at high speed, more and more industries are business informatization and automation is realized. And the trend of the development of bank is business comprehensive informatization and automation, intelligent and integrated application of paper currency sorting is one of the performance of banking informationization and automation, but due to the domestic research and development of technology of paper currency sorting starts relatively late, there is no limit to the mastery of core technology to the notes and other reasons, most of the domestic paper currency sorting are vulnerable to environmental restrictions, classification accuracy is poor, poor pick the residual capacity of defects, and notes on paper currency sorting technology requirement is more and more high, so the study of core technology of paper currency sorting can improve the quality of domestic sorting, is of great significance. This photo collection fifth edition of RMB notes image as the recognition sample, of paper currency images by MATLAB simulation software for old and new, and the damage identification of simulation experiments, using the pattern recognition method and digital image processing technology, the paper currency sorting of old and new, and the damage identification of the core technology has carried on the thorough research analysis and validation algorithm .

In this paper, the acquisition of the banknotes image acquisition is through the photos, the fifth edition of RMB notes to collect the current circulation as a sample to identify notes before starting to study, because taking pictures collected by the image noise, image fuzzy problems exist, to get better quality paper images, need to take pictures first collected banknotes image to be processed after the image preprocessing to improve the quality of the image to reduce recognition error. This article dealing with the paper money average filtering and median filtering the image contrast, finally chose the better median filter in image enhancement, the logarithmic transform for image contrast enhancement, the Radon transform to tilt correction of image, and then use Canny operator for Angle rotation correction.

For the old and the new recognition of the bill in this paper, based on the notes area histogram change for notes image recognition degree of old and new. First the paper sample image gray histogram processing first, then through multiple threshold segmentation experiments to calculate the appropriate threshold, and then calculate the white area in the image of a bill area of notes of old and new to represent the degree of different to realize the recognition of old and new renminbi. For the damage identification of a bill, according to the grey value and background of grey value of the damaged in the same principle of threshold segmentation, by choosing appropriate threshold for binarization image segmentation, extracted and the background grey value of the same notes the damage area, and calculate the area accounted for the proportion of the whole paper image area, the area of the last and the regulations of the state, notes the damage area of tolerance comparisons can identify the damage level of a bill. Through the MATLAB simulation, this article through studies notes image area histogram analysis and threshold segmentation experiment many times change, realized with notes of old and new, and the damage identification, and satisfy the paper clarify the relevant technical requirements.

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Keywords: banknote sorting technology; image enhancement; tilt correction; old damaged banknote recognition

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 纸币清分机的功能和关键技术 5

1.3.1纸币清分机功能概述 5

1.3.2纸币清分机关键技术论述 5

1.4 本文主要研究内容 7

第二章 图像的采集和预处理 8

2.1 图像的采集 8

2.2 图像增强 9

2.2.1 图像对比度增强分析 9

2.2.2 空域的滤波去噪 11

2.3 倾斜校正 12

2.3.1 边缘提取的原理 13

2.3.2 Radon变换 13

第三章 纸币的新旧和残损识别 15

3.1 图像分割 15

3.2 纸币的新旧识别 15

3.3 纸币的残损识别 19

第四章 总结与展望 22

4.1 总结 22

4.1 展望 22

致谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

  我国人口众多，所以现金的流通量也非常巨大，不可避免的，在纸币长期的流通过程中会发生纸币残损、变旧、涂画、粘贴等多种现象的发生。而随着经济的发展和对外贸易深入，纸币的发行和流通规模会越来越大，将对纸币清分机提出更高的要求，才能准确的对纸币进行清分。银行如何高效的对纸币进行分类整理、清分一直困扰着相关人员，这一问题急需解决。而目前多数的金融机构对纸币的分类整理等工作很少涉及到机器，仍然依靠繁重的手工操作进行分类处理，这不但劳动强度大，耗时长，还存在整点挑剔质量不理想，劳动卫生条件差等问题。因此，实现纸币清分机的机械化、自动化是我国金融行业的现代化进程中急需解决的问题之一^[3]。对纸币清分机相关技术的研发有利于纸币清分机在金融行业的大力推广和应用，能够最大限度的提高银行内部的办事效率。纸币清分机被认为是金融业高效快速发展的动力，它可以清点现金，对纸币的面额、新旧、污损、版次、真伪等一系列纸币清分工作进行处理，清分机含有很高的科技含量可以有效的将模式识别技术、数字图像处理技术、系统控制技术、机械制造技术以及鉴伪技术联合在一起，以高效率的智能化和机械化代替人工清分，可以有效的提高银行相关人员的办事效率，所以在我国银行等行业被广泛应用^[4]。由于我国人口众多并且纸币在市场上流通量大、流通周期长，在长期大量的流通过程中肯定会产生磨损、残缺、涂划、折角等新旧残损纸币，所以，对纸币清分机相关技术的研究和学习可以帮助国产清分机的推广和广泛应用，提高金融行业的办事效率是非常具备现实意义的。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

纸币清分机在国外开始研究得较早，基于图像处理的纸币识别技术的研究始于二十世纪九十年代初，目前西方国家已经具有相对成熟的纸币清分机技术，对于纸币的识别和图像处理等均是采用新的检测技术，这些技术随着计算机技术的发展在纸币清分机当中也投入了使用。未来将会融入更多的、最新的学科研究成果，清分机的钞票识别功能、质量和工作效率将会更受重视，这是发展趋势。所以这些公司生产的产品在市场上占有很大的份额。目前，外国钞票分拣机生产厂家主要有日本的东芝、月桂、光荣；英国德利来；德国Camp;G公司和其他公司。因为这些公司是较早开始研究纸币清分机的公司，在研究中积累了大量的经验，能够生产出高质量的产品，所以他们的产品在市场上倍受青睐，占了一个大的市场份额。英国德利来公司、德国Camp;G 公司和日本东芝公司主要生产大型的纸币清分机；劳雷尔和光荣主要生产中小型清分机，中小型纸币清分机主要应用于中小城市的一些专业银行。

光荣分拣机UW-120是日本光荣公司最新研造的一款小型清分机，它有一个端口和三个分类口，这三个分类口能使得将纸币一次就能按照三种类别的清分出来，一类是适宜ATM机流通钞票、一类是假钞、还有一类是待销毁的残损钞票。此外，该清分机还具有改编钞票的功能，能更好对钞票进行处理，而且记录整理和打印出审计报告的全过程，不仅如此，该产品还具有独特的快速图像识别”技术，能同时对纸币的2个面进行质量和完整性检测，还具有高速排序现金的功能。并且这款清分机具有高度的智能化，可以做到在处理大量的钱时机器不卡，运作很流畅，而且还能够自动分析和研究纸币的特点，可以快速适应新货币的补充，这些都是智能化的体现^[5]。