專利名稱：用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學檢測裝置及其檢測方法，尤其涉及一種應用在金融機具上， 可用于有價證券(包括但不限于紙幣等)鑒偽的光學檢測裝置及其檢測方法，屬于金融鑒偽技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，諸如歐元之類的有價證券普遍采用特種印刷材料和特種防偽油墨，如特種熒光油墨等印制特定的圖案，從而提高有價證券的防偽水平。在對這些有價證券進行防偽檢測時，如果對上述特種熒光油墨印制的圖案照射波長范圍為200納米 450納米的紫外光，則真幣上的特種熒光油墨會被激發(fā)出肉眼可見的熒光；在假幣上通常沒有采用上述的特種熒光油墨，因此不會出現(xiàn)這種被激發(fā)的熒光。退一步說，即使假幣上使用了某種熒光油墨，由于該熒光油墨被紫外光激發(fā)出的熒光在波長(顏色)和強度上與真幣所激發(fā)出的熒光存在一定的差別。這種差別可以通過人眼觀察或者專用設備檢測而被識別出來，從而達到鑒偽的目的。在朱鳳芝2004年提交的天津大學碩士學位論文《基于紫外熒光信號的人民幣真?zhèn)舞b別裝置的研究》中，以研究第四、五版人民幣的真?zhèn)舞b別為目的，采用檢測人民幣上的紫外熒光標記的光反射能力為基本方法，以單片機智能判斷為手段，進行了研究與探索。設計并實現(xiàn)了一種成本較低、通用性較強的防偽驗鈔裝置。該研究中通過實驗發(fā)現(xiàn)紫外光波長在360納米到410納米之間時，波長越長，所得信號的信噪比越小。通過觀察實驗發(fā)現(xiàn)在同一種紫外光分別照射真假幣熒光標記時，真假幣紫外熒光標記反射光的顏色不同，因此可以用顏色傳感器檢測出真假幣的信號。在申請?zhí)枮?3139102. 8的中國發(fā)明專利申請中，提出了一種接觸式圖像傳感器。 它所采用的技術(shù)方案是在框體上部設置有光源，框體中部設有透鏡，框體下部設有傳感器基板。傳感器基板上設有感光部，其光源為至少可以發(fā)出紫外光的光源。這種光源是由紫外光發(fā)光二極管組成的陣列形光源，或者由紫外光發(fā)光二極管組成的陣列光源和普通可見光光源組成的復合型光源。透鏡采用能透過可見光而屏蔽紫外光的透鏡。在讀取紫外光照射到如紙幣等的原稿上所激勵的磷光或熒光等可見光時，透鏡可以阻止紫外光進入感光部，從而實現(xiàn)對磷光和熒光的讀取。該技術(shù)方案解決了現(xiàn)有接觸式圖像傳感器對于包含特殊材料的原稿，如對紙幣等作為原稿進行讀取時，就會有很多信息識別不出來的問題，尤其是對于含有熒光材料的原稿，會使圖像讀取的分辨率和精度惡化。但是，目前在金融機具上使用的傳統(tǒng)鑒偽方法普遍存在如下的缺點I.由于特種熒光油墨被激發(fā)出的熒光很弱，為提高檢測的靈敏度，需要采用大功率的紫外光源和高靈敏度的光電傳感器，這就給紫外濾光片和光電傳感器的設計和加工造成很大的困難；2.只能檢測有價證券上的大塊熒光區(qū)域，例如圖I所示的歐元正面的熒光塊，而無法檢測一些更精細的熒光特征，例如圖2所示的歐元背面的熒光圖案；
3.僅僅檢測熒光強度，而不能有效地分辨有價證券上的特種熒光油墨與偽造證券上的普通熒光油墨或者其它印刷材料；如果偽造證券上涂有足夠強度的普通熒光油墨，往往能輕易突破傳統(tǒng)的鑒偽方法；4.僅僅檢測特種熒光油墨，而沒有檢測其他的特種防偽油墨，如加載紅外特征的特種防偽油墨等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種基于該光學檢測裝置的檢測方法。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置，其特征在于所述光學檢測裝置包括兩個接觸式圖像傳感器、三個紅外光源和三個紫外光源； 其中，兩個所述接觸式圖像傳感器分別在待檢測的有價證券的兩側(cè)相對放置，其中一個所述接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紅外光源，另一側(cè)設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第一組合光源；另一個所述接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紫外光源，另一側(cè)也設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第二組合光源；在每個所述接觸式圖像傳感器的前端設置有濾光片，所述濾光片用于濾除可見光而透過紅外光和/或紫外光。其中，在所述濾光片的前端設置有匯聚透鏡。所述紅外光源和所述紫外光源是LED陣列或者導光柱。在所述紅外光源和所述紫外光源的前方設置有柔光片。所述柔光片為毛玻璃、添加玻璃纖維的工程塑料和PLCC塑料薄膜中的任意一種。一種用于有價證券鑒偽的光學檢測方法，基于上述的光學檢測裝置實現(xiàn)，其特征在于(I)由三個紅外光源和三個紫外光源進行頻閃，依次點亮照射待檢測的有價證券;(2)兩個接觸式圖像傳感器以分時復用方式采集所述有價證券正面和背面的紅外光譜反射、透射圖像和紫外光譜反射、透射圖像，(3)檢測特種防偽油墨對紫外光的不同吸收特性、對紅外光的不同吸收特性，以及所述有價證券的紙張對紫外光、紅外光的不同透射特性來實現(xiàn)鑒偽。其中，在所述步驟(2)中，所采集的光譜圖像包括所述有價證券的紅外圖案區(qū)域、 熒光圖案區(qū)域、磷光圖案區(qū)域的光譜圖像。在所述步驟(3)中，對特種防偽油墨的圖像使用圖像檢測算法和模式識別算法， 通過對比和識別特種防偽油墨印刷而成的防偽圖案來實現(xiàn)對有價證券的鑒偽。在所述步驟(3)中，同時還識讀有價證券上的圖文信息，如紙幣序列號等。本發(fā)明所提供的光學檢測裝置及其檢測方法通過檢測有價證券上的特種印刷材料對紫外光或紅外光吸收率上的區(qū)別實現(xiàn)防偽。在同一光學檢測裝置中集成了紫外反射、紫外透射、紅外反射、紅外透射等多種檢測方式，從而拓寬防偽檢測的范圍；通過采集防偽圖案進行圖像識別，提高有價證券鑒偽技術(shù)的鑒偽精度，減少了傳感器的使用數(shù)量和光學檢測裝置的體積。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖I為20元面值歐元的正面熒光圖案；圖2為20元面值歐元的背面熒光圖案；圖3(a)和圖3(b)為本發(fā)明所提供的光學檢測裝置的原理圖，其中圖3 (a)為反射實現(xiàn)方式，圖3(b)為透射實現(xiàn)方式；圖4為圖3 (a)和圖3 (b)所示的光學檢測裝置的一個實施例；圖5為某種可用于本光學檢測裝置的濾光片的濾光曲線；圖6為20元面值歐元應用本光學檢測方法所采集的紫外光吸收圖像；圖7為20元面值歐元的可見光圖像。
具體實施例方式如圖3(a)和圖3(b)所示，本發(fā)明所提供的用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置主要包括紫外光源(和/或紅外光源)、濾光片和光電傳感器。該光學檢測裝置可以有兩種實現(xiàn)方式，分別是圖3 (a)所示的反射實現(xiàn)方式和圖3(b)所示的透射實現(xiàn)方式。其中在圖3 (a) 所示的反射實現(xiàn)方式中，紫外光源(和/或紅外光源)、濾光片和光電傳感器均位于待檢測的有價證券的同一側(cè)，紫外光源(和/或紅外光源)發(fā)出的紫外(和/或紅外)入射光經(jīng)有價證券表面反射后射向濾光片，然后再進入光電傳感器，從而產(chǎn)生電信號；在圖3(b)所示的透射實現(xiàn)方式中，紫外光源(和/或紅外光源)位于待檢測的有價證券的一側(cè)，濾光片和光電傳感器均位于待檢測的有價證券的另一側(cè)，紫外光源(和/或紅外光源)發(fā)出的紫外(和/或紅外)入射光透射過有價證券之后射向濾光片，然后再進入光電傳感器，從而產(chǎn)生電信號。由于有價證券上使用的印刷材料與偽造證券上使用的印刷材料顯著不同，所以這些材料對于紫外光或紅外光的吸收率也明顯不同。例如真實有價證券上的特種熒光油墨與偽造證券上的普通熒光油墨對紫外光的吸收特性就相差巨大特種熒光油墨對紫外光有強烈的吸收效應，而偽造證券上的普通熒光油墨對紫外光的吸收效應非常微弱；又如真實有價證券上的特種紅外油墨或水印與偽造證券上的普通油墨對紅外光的吸收特性就相差巨大。上述差異可以通過本光學檢測裝置有效地檢測鑒別出來。在本光學檢測裝置中，利用紫外光源或紅外光源照射有價證券正面或者反面的完整幅面或者特定區(qū)域。在紫外入射光或紅外入射光的反射光束或者透射光束的通路位置上放置濾光片。通過該濾光片可以濾除可見光，透過檢測需要的紅外光和/或紫外光，然后通過檢測特種印刷材料對于紫外光或紅外光的吸收特性來實現(xiàn)高精度鑒偽。即使在偽造證券上涂上大量普通熒光油墨或其他油墨，也能夠被本光學檢測裝置有效地檢測鑒別。光電傳感器的感光元件位于濾光片后，檢測反射或者透射的紫外光或紅外光的光強，將紫外光或紅外光的光強轉(zhuǎn)化為電信號，將特種防偽油墨印刷的圖案轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。然后，使用圖像檢測算法和模式識別算法，通過對比和識別特種防偽油墨印制的防偽圖案來實現(xiàn)對偽造有價證券的檢測和鑒別。這里的圖像檢測算法和模式識別算法可以采用模式識別和計算機視覺領(lǐng)域的多種成熟算法實現(xiàn)，在此就不詳細贅述了。圖4為上述光學檢測裝置的一個具體工程實施例。在該實施例中，使用了兩個接觸式圖像傳感器(CIS)作為光電傳感器，同時使用了三個紅外光源和三個紫外光源。其中， 兩個接觸式圖像傳感器分別在有價證券的兩側(cè)相對放置，其中一個接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紅外光源，另一側(cè)設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第一組合光源；另一個接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紫外光源，另一側(cè)也設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第二組合光源。該第一組合光源和第二組合光源也相對放置。這種放置方式可以在有限的傳感器空間內(nèi)，全面檢測紙幣正面、背面及透射的紅外和紫外光譜圖案特征，是一種低成本、高精度、高集成的解決方案。在每個接觸式圖像傳感器的前端設置有濾光片，以便過濾可見光而透過紅外光和紫外光。圖5給出了符合此要求的三種不同的濾光片的濾光特性曲線，在實踐中可以根據(jù)檢測精度和檢測成本的要求選用。在濾光片的前端設置有匯聚透鏡。該匯聚透鏡的作用是實現(xiàn)合適的景深效果和聚光效果。匯聚透鏡的具體參數(shù)選擇是光學領(lǐng)域普通技術(shù)人員都能掌握的常規(guī)技術(shù)，在此就不詳細贅述了。上述的紅外光源和紫外光源可以是LED陣列，也可以是導光柱。在紅外光源和紫外光源的前方可以放置柔光片。該柔光片可以是毛玻璃，也可以是添加玻璃纖維的工程塑料，還可以是PLCC塑料薄膜，其作用是將定向的光變成不定向的光，使紅外光源和紫外光源發(fā)出的光線均勻。本發(fā)明中的光學檢測裝置可應用于各種形式的光電管、光電管陣列、接觸式光學檢測裝置、線掃CCD相機或面陣CCD相機等。在實際應用中，三個紅外光源和三個紫外光源進行頻閃，依次點亮照射有價證券，接觸式圖像傳感器以分時復用方式采集有價證券正面和背面的紅外光譜反射、透射圖像和紫外光譜反射、透射圖像，通過檢測特種防偽油墨對紫外光的不同吸收特性、對紅外光的不同吸收特性，以及紙張對紫外光、紅外光的不同透射特性來實現(xiàn)鑒偽功能。具體而言，當使用紫外光照射有價證券時，有價證券反射或者透射紫外光，經(jīng)過濾光片濾除其中混雜的可見光，然后使用光電傳感器將過濾后的紫外光轉(zhuǎn)化為電信號；當使用紅外光照射有價證券時，有價證券反射或者透射紅外光，經(jīng)過濾光片濾除其中混雜的可見光，然后使用光電傳感器將過濾后的紅外光轉(zhuǎn)化為電信號，從而形成紅外圖案區(qū)域、熒光圖案區(qū)域、磷光圖案區(qū)域等的多種光譜圖像。然后，通過檢測有價證券上的紅外圖案區(qū)域、熒光圖案區(qū)域、磷光圖案區(qū)域的信號強度和圖案完整性，以及有價證券的紙質(zhì)反應特征，或者掃描讀取有價證券上的圖文信息和編碼(如紙幣的序列號等)，就可以清楚地辨別某一張有價證券是真實的還是偽造的。圖6和圖7顯示了利用本光學檢測裝置及其檢測方法檢測20元面值歐元的具體示例。從這兩個圖可以看出，某些在圖7所示的可見光圖像中不明顯或不可見的特種防偽圖案(如圖中虛線標出的防復印暗記和五角星等)清晰地出現(xiàn)在圖6所示的紫外吸收圖像中，從而證明了本光學檢測裝置及其檢測方法在有價證券防偽方面具有極高的應用價值。以上對本發(fā)明所提供的用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置及其檢測方法進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權(quán)利要求
1.一種用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置，其特征在于所述光學檢測裝置包括兩個接觸式圖像傳感器、三個紅外光源和三個紫外光源；其中， 兩個所述接觸式圖像傳感器分別在待檢測的有價證券的兩側(cè)相對放置，其中一個所述接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紅外光源，另一側(cè)設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第一組合光源；另一個所述接觸式圖像傳感器的一側(cè)設置一個紫外光源，另一側(cè)也設置一個紅外光源和一個紫外光源組成的第二組合光源；在每個所述接觸式圖像傳感器的前端設置有濾光片，所述濾光片用于濾除可見光而透過紅外光和/或紫外光。
2.如權(quán)利要求I所述的光學檢測裝置，其特征在于在所述濾光片的前端設置有匯聚透鏡。
3.如權(quán)利要求I所述的光學檢測裝置，其特征在于所述紅外光源和所述紫外光源是LED陣列。
4.如權(quán)利要求I所述的光學檢測裝置，其特征在于所述紅外光源和所述紫外光源是導光柱。
5.如權(quán)利要求I所述的光學檢測裝置，其特征在于在所述紅外光源和所述紫外光源的前方設置有柔光片。
6.如權(quán)利要求5所述的光學檢測裝置，其特征在于所述柔光片為毛玻璃、添加玻璃纖維的工程塑料和PLCC塑料薄膜中的任意一種。
7.一種用于有價證券鑒偽的光學檢測方法，基于如權(quán)利要求I所述的光學檢測裝置實現(xiàn)，其特征在于(1)由三個紅外光源和三個紫外光源進行頻閃，依次點亮照射待檢測的有價證券；(2)兩個接觸式圖像傳感器以分時復用方式采集所述有價證券正面和背面的紅外光譜反射、透射圖像和紫外光譜反射、透射圖像，(3)檢測特種防偽油墨對紫外光的不同吸收特性、對紅外光的不同吸收特性，以及所述有價證券的紙張對紫外光、紅外光的不同透射特性來實現(xiàn)鑒偽。
8.如權(quán)利要求7所述的用于有價證券鑒偽的光學檢測方法，其特征在于所述步驟(2)中，所采集的光譜圖像包括所述有價證券的紅外圖案區(qū)域、熒光圖案區(qū)域、磷光圖案區(qū)域的光譜圖像。
9.如權(quán)利要求7所述的用于有價證券鑒偽的光學檢測方法，其特征在于所述步驟(3)中，對特種防偽油墨的圖像使用圖像檢測算法和模式識別算法，通過對比和識別特種防偽油墨圖像上的防偽圖案來實現(xiàn)對有價證券的鑒偽。
10.如權(quán)利要求7所述的用于有價證券鑒偽的光學檢測方法，其特征在于所述步驟(3)中，通過掃描讀取有價證券上的圖文信息和編碼來實現(xiàn)對有價證券的鑒偽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于有價證券鑒偽的光學檢測裝置及其檢測方法。該光學檢測裝置包括兩個接觸式圖像傳感器、三個紅外光源和三個紫外光源；兩個接觸式圖像傳感器分別在待檢測的有價證券的兩側(cè)相對放置，在每個接觸式圖像傳感器的前端設置有濾光片。本發(fā)明通過檢測有價證券上的特種印刷材料對紫外光或紅外光吸收率上的區(qū)別實現(xiàn)防偽。在同一光學檢測裝置中集成了紫外反射、紫外透射、紅外反射、紅外透射等多種檢測方式，從而拓寬防偽檢測的范圍，提高有價證券鑒偽技術(shù)的鑒偽精度，減少了傳感器使用數(shù)量和光學檢測裝置的體積。
文檔編號G07D7/20GK102610023SQ20101028491
公開日2012年7月25日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者孫志鋒, 廖俊寧, 曹揚, 李毅, 李永翔, 李雪嫚, 杜梁緣, 柏年福, 武再杰, 王爭兒, 王剛, 王學文, 褚玉鳳, 郭建聰 申請人:中國印鈔造幣總公司, 中鈔長城金融設備控股有限公司