票面特征檢測設備和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種票面特征檢測設備和方法。其中，票面特征檢測設備包括：光學系統(tǒng)，用于發(fā)射測量光斑到待測票面上；成像系統(tǒng)，用于接收待測票面反射的測量光斑，并基于反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果；以及信號處理系統(tǒng)，與光學系統(tǒng)和成像系統(tǒng)分別相連接，信號處理系統(tǒng)用于接收成像結(jié)果，并基于成像結(jié)果檢測待測票面的凹凸特征。通過本發(fā)明，解決了現(xiàn)有技術中無法檢測票面凹凸特征的問題，實現(xiàn)了對票面凹凸特征的檢測。
【專利說明】票面特征檢測設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測領域，具體而言，涉及一種票面特征檢測設備和方法。
【背景技術】
[0002]隨著國家的經(jīng)濟發(fā)展，人民幣現(xiàn)金交易量不斷增大，而紙幣是國家發(fā)行的主要貨幣符號，在經(jīng)濟活動中起著非常重要的作用。不法分子利用假幣和變造幣嚴重擾亂社會經(jīng)濟和金融秩序，損害人民群眾利益。為了提高鈔票的防偽能力，紙張防偽，油墨防偽和印刷防偽等技術在紙張防偽中得到廣泛的應用，各國均有自己獨特且嚴格保密的紙張配方。一般地，鈔票在印制過程中，使用難以仿制的防偽油墨，采用先進的雕刻凹版制版技術和平板、凹版，凸版相結(jié)合的多次套印技術。
[0003]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用多次套印技術使得真幣在表面的粗糙程度上與假幣有很大的差別:真鈔紙張?zhí)厥?，線紋墨層厚實，顏色厚重，紙張上凸出的線紋明顯，且具有一定光澤，用手觸摸有明顯的凹凸感；假鈔紙張疲軟，手感平滑，凹凸感較弱。通過檢測鈔票的票面的凹凸特征，能夠有效識別鈔票的真?zhèn)巍Ｄ壳斑€沒有檢測鈔票等票面的凹凸特征的方案。
[0004]針對現(xiàn)有技術中無法檢測票面凹凸特征的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種票面特征檢測設備和方法，以解決無法檢測票面凹凸特征的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種票面特征檢測設備。根據(jù)本發(fā)明的票面特征檢測設備包括:光學系統(tǒng)，用于發(fā)射測量光斑到待測票面上；成像系統(tǒng)，用于接收待測票面反射的測量光斑，并基于反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果；以及信號處理系統(tǒng)，與光學系統(tǒng)和成像系統(tǒng)分別相連接，信號處理系統(tǒng)用于接收成像結(jié)果，并基于成像結(jié)果檢測待測票面的凹凸特征。
[0007]進一步地，信號處理系統(tǒng)包括:圖像傳感器，與成像系統(tǒng)相連接，用于采集成像結(jié)果；AD轉(zhuǎn)換器，與圖像傳感器相連接，用于將采集的成像結(jié)果轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)；以及處理器，與光學系統(tǒng)和AD轉(zhuǎn)換器分別相連接，用于控制光學系統(tǒng)發(fā)射測量光斑和對圖像數(shù)據(jù)進行處理得到待測票面的凹凸特征。
[0008]進一步地，信號處理系統(tǒng)還包括:圖像存儲器，用于存儲圖像數(shù)據(jù)；以及像素采集控制模塊，與圖像傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和圖像存儲器分別相連接，用于對圖像傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和圖像存儲器進行控制。
[0009]進一步地，光學系統(tǒng)包括:激光器，與信號處理系統(tǒng)相連接，用于發(fā)射測量光斑；以及聚光透鏡組，設置在激光器的測量光斑的發(fā)射方向。
[0010]進一步地，激光器包括激光二極管和激光發(fā)射電路，其中，激光發(fā)射電路與信號處理系統(tǒng)和激光二極管分別相連接，用于觸發(fā)激光二極管發(fā)射測量光斑。
[0011]進一步地，聚光透鏡組包括:針孔、柱面鏡和球面透鏡，其中，針孔、柱面鏡和球面透鏡間隔設置，并依次設置在激光器的測量光斑的發(fā)射方向。
[0012]進一步地，激光二極管用于發(fā)射測量光束，測量光束經(jīng)過聚光透鏡組之后形成線狀的測量光斑，其中，線狀的測量光斑為寬度小于25um和長度小于1750um的光斑。
[0013]進一步地，成像系統(tǒng)包括:成像探測器，與信號處理系統(tǒng)相連接，用于對反射的測量光斑進行成像，并輸出成像結(jié)果；以及成像透鏡，設置在成像探測器與待測票面之間。
[0014]進一步地，成像探測器為線性CMOS陣列傳感器或線性CXD陣列傳感器。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種票面特征檢測方法。用于通過票面特征檢測設備對待測票面進行檢測，票面特征檢測設備包括:光學系統(tǒng)，用于發(fā)射測量光斑到待測票面上；成像系統(tǒng)，用于接收待測票面反射的測量光斑，并基于反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果；以及信號處理系統(tǒng)，與光學系統(tǒng)和成像系統(tǒng)分別相連接，其中，票面特征檢測方法包括:獲取成像結(jié)果；確定反射的測量光斑在成像結(jié)果中的位置；以及根據(jù)反射的測量光斑在成像結(jié)果中的位置得到待測票面的凹凸特征。
[0016]進一步地，根據(jù)反射的測量光斑在成像結(jié)果中的位置得到待測票面的凹凸特征包括:獲取測量基準坐標點的位置；獲取反射的測量光斑在成像結(jié)果中的位置相對于測量基準坐標點的位置的偏移量；以及通過偏移量計算待測票面的凹凸量，將凹凸量作為待測票面的凹凸特征。
[0017]通過本發(fā)明，采用票面特征檢測設備，由光學系統(tǒng)發(fā)射測量光斑到待測票面上，經(jīng)過成像系統(tǒng)對待測票面上的測量光斑進行成像，并將成像結(jié)果輸出給信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)基于成像結(jié)果可以確定測量光斑成像后的位置，根據(jù)該測量光斑成像后的位置可以計算得到待測票面的凹凸量，從而檢測出待測票面的凹凸特征。解決了現(xiàn)有技術中無法檢測票面凹凸特征的問題，實現(xiàn)了對票面凹凸特征的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的票面特征檢測設備的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一種優(yōu)選的票面特征檢測設備的示意圖；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光刀的光學原理圖；
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光刀的示意圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的票面特征測量的原理圖；
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光刀成像中心的示意圖；
[0025]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；以及
[0026]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的票面特征檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0028]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。
[0030]本發(fā)明實施例提供了 一種票面特征檢測設備。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的票面特征檢測設備的示意圖。如圖1所示，該票面特征檢測設備包括光學系統(tǒng)10、成像系統(tǒng)20和信號處理系統(tǒng)30。
[0032]光學系統(tǒng)10用于發(fā)射測量光斑到待測票面40上。
[0033]光學系統(tǒng)10可以是半導體激光光源的光學系統(tǒng)，光學系統(tǒng)10產(chǎn)生較小的測量光斑，并將該測量光斑投射到待測票面40上，其中，待測票面40可以是任意紙張的直面，也可以是鈔票，稅票等票面。
[0034]具體地，光學系統(tǒng)10可以包括激光器、聚光透鏡組。通過光學系統(tǒng)10發(fā)射片狀光束，形成測量光斑照射在待測票面40上，由于印刷方式的不同，待測票面40上會存在不同的凹凸特征。以凹版印刷為例，采用凹版印刷的票面上的紋理明顯(如鈔票等)，票面的粗糙程度明顯，通過光學系統(tǒng)10發(fā)出的測量光斑照射到票面上，接受到票面的凹凸特征的影像，在該影像上測量光斑的位置會產(chǎn)生一定的偏移量，通過該偏移量可以識別不同票面的粗糙程度。
[0035]成像系統(tǒng)20用于接收待測票面反射的測量光斑，并基于反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果。
[0036]光學系統(tǒng)10將測量光斑發(fā)射到待測票面40之后，待測票面40將測量光斑反射出來，成像系統(tǒng)20基于反射的測量光斑進行成像，并輸出成像結(jié)果。
[0037]具體地，成像系統(tǒng)20可以包括成像探測器和成像透鏡，其中，成像探測器可以是線性CMOS (互補金屬氧化物半導體)陣列，還可以是線性CXD (電荷耦合元件)陣列傳感器。通過線性CMOS陣列傳感器進行成像可以提高成像的速度，通過線性CCD陣列傳感器進行成像可以提高成像的質(zhì)量。反射的測量光斑通過成像透鏡在成像探測器進行成像，成像系統(tǒng)20再將成像結(jié)果輸出給信號處理系統(tǒng)30。
[0038]信號處理系統(tǒng)30與光學系統(tǒng)10和成像系統(tǒng)20分別相連接，信號處理系統(tǒng)30用于接收成像結(jié)果，并基于成像結(jié)果檢測待測票面40的凹凸特征。
[0039]信號處理系統(tǒng)30與光學系統(tǒng)10和成像系統(tǒng)20之間均可以采用雙向連接，即，數(shù)據(jù)可以在信號處理系統(tǒng)30與光學系統(tǒng)10和成像系統(tǒng)20之間進行交互。信號處理系統(tǒng)30可以控制光學系統(tǒng)10發(fā)射測量光束形成測量光斑，接受成像系統(tǒng)20輸出的成像結(jié)果，并對該成像結(jié)果進行處理，確定測量光斑的位置，根據(jù)測量光斑的位置可以檢測出測待測票面40的凹凸特征值。信號處理系統(tǒng)30檢測到的凹凸量可以反映測待測票面40的凹凸特征。
[0040]根據(jù)本發(fā)明實施例，通過采用票面特征檢測設備，由光學系統(tǒng)發(fā)射測量光斑到待測票面上，經(jīng)過成像系統(tǒng)對待測票面上的測量光斑進行成像，并將成像結(jié)果輸出給信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)基于成像結(jié)果可以確定測量光斑成像后的位置，根據(jù)該測量光斑成像后的位置可以計算得到待測票面的凹凸量，從而檢測出待測票面的凹凸特征。解決了現(xiàn)有技術中無法檢測票面凹凸特征的問題，實現(xiàn)了對票面凹凸特征的檢測。
[0041]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一種優(yōu)選的票面特征檢測設備的示意圖。
[0042]如圖2所示，光學系統(tǒng)可以包括激光器101和聚光透鏡組102，激光器101與信號處理系統(tǒng)相連接，用于發(fā)射測量光束形成測量光斑。聚光透鏡組102設置在激光器的測量光斑的發(fā)射方向。
[0043]具體地，激光器101可以包括激光二極管和激光發(fā)射電路，其中，激光發(fā)射電路與信號處理系統(tǒng)和激光二極管分別相連接，該激光發(fā)射電路用于觸發(fā)激光二極管發(fā)射測量光束形成測量光斑。激光二極管可以用于發(fā)射測量光束，該測量光束經(jīng)過聚光透鏡組之后形成線狀的測量光斑，其中，線狀的測量光斑為寬度小于25um和長度小于1750um的光斑。由于鈔票上通過凹版印刷形成的條紋深度在40微米?125微米范圍，寬度在125微米?500微米范圍，為了能夠進行精確的測量這些條紋，測量光斑的直徑應該小于100微米。激光光源的高亮度性和方向性是非常理想的投影光源，因此可以采用激光二極管作為投影光源，下面分別對激光光源和光學系統(tǒng)進行介紹。激光二極管可以使用紅色光源，波長為635納米或者650納米，功率為5mW的激光二極管。
[0044]如圖3所示，聚光透鏡組包括針孔1021、柱面鏡1022和球面透鏡1023，其中，針孔1021、柱面鏡1022和球面透鏡1023間隔設置，并依次設置在激光器101的測量光斑的發(fā)射方向。
[0045]光學系統(tǒng)發(fā)射的測量光束形成測量光斑可以采用激光光刀的方式實現(xiàn)，下面結(jié)合圖3和圖4對光學系統(tǒng)進行描述。
[0046]如圖3所示光學系統(tǒng)包括:激光器101、針孔1021、柱面鏡1022和聚焦透鏡1023。以待測票面為xoy平面，激光器發(fā)射的激光方向為z軸方向，圖4中作用距離S是激光器101出射孔徑到片狀光束最細的聚焦位置之間的距離，光束寬W為高斯分布光刀在X軸方向光強降至中心強度的Ι/e2 14%)時光帶的寬度，光束長L是在y軸方向呈高斯分布光強降至中心光強的1/2時對稱兩點間距離。測量范圍R定義為沿z方向的一段縱向距離，其上線寬不超過聚焦處最窄線寬的二倍。激光光束剖面光強呈Gaussian分布，經(jīng)柱透鏡和球面透鏡后在一維方向上(y軸)上發(fā)散，在另一維方向上(X軸)匯聚，于投影距離S處聚焦，形成一條沿I軸擴展，寬度為W的窄細光刀,其X和y方向光強仍保持Gaussian函數(shù)分布。對于本方案的光學系統(tǒng)，光束寬W要求達到25um，作用距離20mm，隨著投影距離的增加線寬也近似地成比例增大。具體地，片狀光束的光束寬W為25um，光束長L為1750um。作用距離S為20mm,測量范圍R為4mm。
[0047]如圖2所示，成像系統(tǒng)包括成像探測器202和成像透鏡201。
[0048]成像探測器202與信號處理系統(tǒng)相連接，用于對反射的測量光斑進行成像，并輸出成像結(jié)果。成像透鏡201設置在成像探測器與待測票面之間。優(yōu)選地，成像探測器為線性CMOS陣列。
[0049]具體地，成像系統(tǒng)主要的功能是完成待測票面凹版印刷特征測量，使光學系統(tǒng)發(fā)出的激光光刀在待測票面的測量光斑成像在線性CMOS陣列上，通過成像測量信號系統(tǒng)完成成像光斑在CMOS陣列上的位置判讀，從而實現(xiàn)票面光斑與激光器之間的距離測量。
[0050]具體的待測票面的凹版印刷特征測量原理如下:[0051]如圖5所示,激光器101將激光光束垂直投射在柱面鏡1022上，由于柱面鏡1022和聚光透鏡1023的共同作用，在透鏡后面形成光刀型的空間分布，光刀被垂直投射到待測票面40上，線性CMOS陣列探測器放置在ζοχ坐標平面(圖5中豎直方向為X軸方向，水平方向為z軸方向)上進行觀察，由于待測票面40凹凸不平的面型(圖5中401為待測票面40上的凹凸面)引起激光光刀像中心的偏移，并按三角測量原理獲得待測票面40凹凸不平數(shù)據(jù)。Θ為成像光軸QO與投影光軸PO的夾角，β角為線性CMOS陣列與成像光軸QO的夾角，兩光軸相交于O點，H為凹凸面401上的一點，I’和I分別是成像系統(tǒng)的出瞳和入瞳，H點成像于線性CMOS陣列上N點，N點相對于中心像素M的偏移量為Λ。
[0052]在測量中，為了使被測范圍內(nèi)的物點都能成像于線性CMOS陣列上不產(chǎn)生離焦。Θ和β必須滿足Scheimpflug條件，即:
[0053]tg Θ =Ktg β (I)
[0054](I)式中，K為橫向放大率。
[0055]由幾何關系，可以得到凹凸面型高度OH與偏移量Λ之間的關系為:
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種票面特征檢測設備，其特征在于，包括: 光學系統(tǒng)，用于發(fā)射測量光斑到待測票面上； 成像系統(tǒng)，用于接收所述待測票面反射的測量光斑，并基于所述反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果；以及 信號處理系統(tǒng)，與所述光學系統(tǒng)和所述成像系統(tǒng)分別相連接，所述信號處理系統(tǒng)用于接收所述成像結(jié)果，并基于所述成像結(jié)果檢測所述待測票面的凹凸特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述信號處理系統(tǒng)包括: 圖像傳感器，與所述成像系統(tǒng)相連接，用于采集所述成像結(jié)果； AD轉(zhuǎn)換器，與所述圖像傳感器相連接，用于將采集的所述成像結(jié)果轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)；以及 處理器，與所述光學系統(tǒng)和所述AD轉(zhuǎn)換器分別相連接，用于控制所述光學系統(tǒng)發(fā)射所述測量光斑和對所述圖像數(shù)據(jù)進行處理得到所述待測票面的凹凸特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述信號處理系統(tǒng)還包括: 圖像存儲器，用于存儲所述圖像數(shù)據(jù)；以及 像素采集控制模塊，與所述圖像傳感器、所述AD轉(zhuǎn)換器和所述圖像存儲器分別相連接，用于對所述圖像傳感器、所述AD轉(zhuǎn)換器和所述圖像存儲器進行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述光學系統(tǒng)包括: 激光器，與所述信號處理系統(tǒng)相連接，用于發(fā)射所述測量光斑；以及 聚光透鏡組，設置在所述激光器的所述測量光斑的發(fā)射方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述激光器包括激光二極管和激光發(fā)射電路，其中，所述激光發(fā)射電路與所述信號處理系統(tǒng)和所述激光二極管分別相連接，用于觸發(fā)所述激光二極管發(fā)射所述測量光斑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述聚光透鏡組包括: 針孔、柱面鏡和球面透鏡，其中，所述針孔、所述柱面鏡和所述球面透鏡間隔設置，并依次設置在所述激光器的所述測量光斑的發(fā)射方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述激光二極管用于發(fā)射測量光束，所述測量光束經(jīng)過所述聚光透鏡組之后形成線狀的測量光斑，其中，所述線狀的測量光斑為寬度小于25um和長度小于1750um的光斑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括: 成像探測器，與所述信號處理系統(tǒng)相連接，用于對所述反射的測量光斑進行成像，并輸出所述成像結(jié)果；以及 成像透鏡，設置在所述成像探測器與所述待測票面之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的票面特征檢測設備，其特征在于，所述成像探測器為線性CMOS陣列傳感器或線性CCD陣列傳感器。
10.一種票面特征檢測方法，其特征在于，用于通過票面特征檢測設備對待測票面進行檢測，票面特征檢測設備包括: 光學系統(tǒng)，用于發(fā)射測量光斑到所述待測票面上； 成像系統(tǒng)，用于接收所述待測票面反射的測量光斑，并基于所述反射的測量光斑進行成像，輸出成像結(jié)果；以及信號處理系統(tǒng)，與所述光學系統(tǒng)和所述成像系統(tǒng)分別相連接， 其中，所述票面特征檢測方法包括: 獲取所述成像結(jié)果； 確定所述反射的測量光斑在所述成像結(jié)果中的位置；以及 根據(jù)所述反射的測量光斑在所述成像結(jié)果中的位置得到所述待測票面的凹凸特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的票面特征檢測方法，其特征在于，根據(jù)所述反射的測量光斑在所述成像結(jié)果中的位置得到所述待測票面的凹凸特征包括: 獲取測量基準坐標點的位置； 獲取所述反射的測量光斑在所述成像結(jié)果中的位置相對于所述測量基準坐標點的位置的偏移量；以及 通過所述偏移量計算所述待測票面的凹凸量，將所述凹凸量作為所述待測票面的凹凸特征。
【文檔編號】G01B11/00GK103776370SQ201410004818
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】鄒耀增, 江和平, 譚衛(wèi)清, 唐水林, 李躍進, 王連珍, 李鵬 申請人:湖南豐匯銀佳科技有限公司