JP3332952B2 - Coin identification device - Google Patents

Coin identification device

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JP3332952B2
JP3332952B2 JP15269892A JP15269892A JP3332952B2 JP 3332952 B2 JP3332952 B2 JP 3332952B2 JP 15269892 A JP15269892 A JP 15269892A JP 15269892 A JP15269892 A JP 15269892A JP 3332952 B2 JP3332952 B2 JP 3332952B2
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coin
image
pattern
ring
neural network
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繁 大松
稔 福見
利寿 小坂
史章 竹田
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グローリー工業株式会社
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    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07DHANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/005Testing the surface pattern, e.g. relief

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リング状マスクを用い
て被覆することにより、パターン画像の回転に不変で硬
貨のパターン画像データを縮小化して効率良く分離演算
すると共に、ニューラルネットワークによって学習され
た重みをコンピュータソフトによって実現するようにし
た硬貨識別装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for covering a pattern using a ring-shaped mask, which is invariable to the rotation of a pattern image, reduces the pattern image data of coins, performs a separation operation efficiently, and learns by a neural network. The present invention relates to a coin identification device in which the weights are realized by computer software.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来硬貨の真偽、金種等を識別する場
合、所定通路又は搬送路を硬貨が一定条件で通過するよ
うに規制し、通過する硬貨の所定範囲を光学的に又は磁
気的に読取るようになっている。そして、予め登録して
ある各硬貨毎の所定範囲の基準データと比較照合するこ
とによって、硬貨を識別するようになっている。このた
め、基準データの登録時の硬貨の搬送条件と、識別時の
硬貨の搬送条件とを同一状態にしなければ、高性能な識
別はむずかしい。このように従来の硬貨の識別方法で
は、登録時と識別時の硬貨の搬送状態を同一に規制する
必要があり、搬送系が複雑になってしまう欠点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, when discriminating the authenticity, denomination, etc. of a coin, the coin is regulated so as to pass through a predetermined passage or a conveying path under certain conditions, and a predetermined range of the passing coin is optically or magnetically. To be read. Then, coins are identified by comparison and collation with reference data of a predetermined range for each coin registered in advance. For this reason, it is difficult to perform high-performance identification unless the coin transport conditions at the time of registration of the reference data and the coin transport conditions at the time of identification are set to the same state. As described above, in the conventional coin identification method, it is necessary to regulate the transport state of coins at the time of registration and at the time of identification, and there is a disadvantage that the transport system becomes complicated.

【0003】一方、ルーメルハート(Rumelhar
t)らによる誤差逆伝播法(Error Back P
ropagation、以後BP法と略記する)の報告
以後、ニューラルネットワークの研究が、非常に活発に
行なわれている。BP法は多層フィードフォワードネッ
トワークの学習法であり、ローゼンブラット(Rose
nblatt)によるパーセプトロン型学習やADAL
INE(Adaptive Linear Neuro
n)に対するWidrow−Hoffルール(デルタル
ール)の一般形となっている。この数年間は、BP法の
改良とそれを用いた応用研究とが特に活発である。ニュ
ーラルネットワークの適用領域としては、パターン認識
関連が最も多い。この理由として、多層ネットワークの
パターン分離能力が優れていること、従来の認識技術で
は変形パターンを認識することが困難であったことなど
が挙げられる。ライド(Reid)らは前処理部に高次
のニューラルネットワークを使用して、位置ずれ、回
転、スケール変換(拡大/縮小)に不変なシステムを構
成しているが(Neural Networks,Vo
l.1,P.689−692(1989))、種々の位
置ずれに対し種々の回転等を全て与えることになりユニ
ットの組合せ的爆発が生じ、実用的とは言えない。これ
ら以外にも、ニューラルネットワークによる不変パター
ン認識システムが多数提案されているが、位置ずれ、回
転、スケール変換、濃淡に不変な性質を同時に実現し、
かつ実用的なシステムは提案されていない。
On the other hand, Rumelhart (Rumelhar)
t) et al. (Error Back P
research on neural networks has been very active since the report of the BP method (hereinafter abbreviated as BP method). The BP method is a learning method for a multilayer feedforward network, and is known as Rosenblatt (Rose Brat).
nblatt) perceptron learning and ADAL
INE (Adaptive Linear Neuro)
This is a general form of the Widow-Hoff rule (delta rule) for n). In recent years, improvements in the BP method and applied research using it have been particularly active. The most applicable area of the neural network is pattern recognition. This is because the pattern separation capability of the multilayer network is excellent, and it is difficult to recognize the deformed pattern with the conventional recognition technology. Reid et al. Used a higher-order neural network for the pre-processing unit, and constructed a system invariant to displacement, rotation, and scale conversion (enlargement / reduction) (Neural Networks, Vo).
l. 1, P. 689-692 (1989)), various rotations and the like are all given to various displacements, and explosions occur in combination of the units, which is not practical. In addition to these, many invariant pattern recognition systems using neural networks have been proposed, but simultaneously realize the properties that are invariant to displacement, rotation, scale conversion, and shading,
No practical system has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】位置ずれや回転に不変
なパターン認識へのもう一つのアプローチとして、位置
ずれ、回転等による影響を受けない特徴量を抽出するよ
うに入力パターンに数学的な処理を施して、識別部(例
えばBP型ニューラルネットワーク)に入力する方法が
ある。このアプローチとしては、前処理としてHoug
h変換、モーメント不変性、フーリエメリン変換などを
利用する方法があるが、予め入力画像を2値にしておか
ないといけない。よって2値画像ではなく、数ビットの
濃淡レベルの画像をパターン入力として扱うためには、
これらの数学的変換の前処理として境界抽出等の画像処
理が必要であると考えられる硬貨の認識を行なう場合、
対象となる硬貨の大きさがそれぞれ異なっていれば簡単
に識別可能である。しかし、大きさがほとんど同じ硬貨
の場合には、硬貨表面の特徴(模様)により識別しなけ
ればならない。イメージセンサで入力した画像は、標準
的な画像からランダムな角度で回転した状態となってい
ることが多い。この回転画像を認識するためには回転に
不変なパターン認識構造が必要となるが、これまでにこ
の種の問題に対して有効な手法は提案されていない。
Another approach to pattern recognition that is invariant to displacement and rotation is to mathematically process an input pattern so as to extract features that are not affected by displacement, rotation, and the like. And inputting it to an identification unit (for example, a BP type neural network). This approach involves pre-processing Hough
Although there are methods using h-transformation, moment invariance, Fourier-Mellin transformation, and the like, the input image must be binary-coded in advance. Therefore, in order to treat not a binary image but an image of several bits of gray level as a pattern input,
When recognizing coins that require image processing such as boundary extraction as preprocessing of these mathematical transformations,
If the size of the coins to be targeted is different, it can be easily identified. However, coins of almost the same size must be identified by the features (patterns) of the coin surface. An image input by an image sensor is often rotated at a random angle from a standard image. In order to recognize the rotated image, a rotation-invariant pattern recognition structure is required, but no effective method has been proposed so far for this kind of problem.

【0005】本出願人は、学習機能を有するニューラル
ネットワークによって貨幣を識別する貨幣識別方法及び
装置(特願平3−78513号)を提案しているが、パ
ターン画像の回転、位置ずれ等の種々の変形を想定して
前処理部でスクランブル画像によるスラブ値を作成する
ので、これにおいては前処理部で多大な計算量を必要と
する。また、従来のニューラルネットワーク構築法で
は、識別装置のセンサから得られる情報を直接ニューラ
ルネットワークに入力している。このため、ニューラル
ネットワークでは、得られる入力情報の全てに対して情
報伝達の重みを持たなければならず、その規模も大きく
なっていた。例えば4個のセンサで32サンプルをとっ
た場合、128個のセンサ情報を有しているが、従来の
手法ではこの128個の情報を直接ニューラルネットワ
ークに入力し、ネットワーク構造を3層としても、その
規模は128×64+64×12=8960となり、そ
の計算量は実用化の障害となっていた。また、ニューラ
ルネットワークを具備した実装機を硬貨識別装置として
出荷、設置した場合は、非常に高価になってしまう。硬
貨識別装置として所定機能を発揮できる程度に学習した
後は、学習機能のない固定された機能でも充分対処でき
るのが実状である。
The present applicant has proposed a money identifying method and apparatus (Japanese Patent Application No. 3-78513) for identifying money by a neural network having a learning function. Since the slab value based on the scrambled image is created in the pre-processing unit assuming the above deformation, a large amount of calculation is required in the pre-processing unit. Further, in the conventional neural network construction method, information obtained from the sensor of the identification device is directly input to the neural network. For this reason, in the neural network, the weight of information transmission must be given to all of the obtained input information, and the scale thereof has also been increased. For example, when 32 samples are taken with four sensors, the sensor information has 128 pieces. In the conventional method, the 128 pieces of information are directly input to the neural network, and even if the network structure is three layers, The scale was 128 × 64 + 64 × 12 = 8960, and the amount of calculation was an obstacle to practical use. Also, if a mounting machine equipped with a neural network is shipped and installed as a coin identification device, it becomes very expensive. After learning to the extent that a predetermined function can be performed as a coin discriminating apparatus, in reality, a fixed function without a learning function can sufficiently cope with it.

【0006】本発明は上述の如き事情よりなされたもの
であり、本発明の目的は、イメージセンサで光学的に計
測された硬貨のパターン画像データを複数のリング状マ
スクを用いて縮小化すると共に、予めニューラルネット
ワークで硬貨のパターン認識を学習させることによって
得られる重みを、コンピュータソフトで実行することで
硬貨の識別を行なう硬貨識別装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to reduce the pattern image data of a coin optically measured by an image sensor by using a plurality of ring-shaped masks. Another object of the present invention is to provide a coin discriminating apparatus for discriminating coins by executing, with computer software, weights obtained by learning coin pattern recognition by a neural network in advance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は効果識別装置に
関するもので、本発明の上記目的は、学習機能を有する
ニューラルネットワークを用いたパターン認識による硬
貨認識装置において、識別すべき硬貨のパターン画像を
光学的に計測するイメージセンサと、該イメージセンサ
によって得られたパターン画像デー夕を多数の小区画に
分割すると共に、各小区画毎に2値化し、該2値化画像
データからリング状にそれぞれ異なる部分を被覆する複
数のリング状マスクを用いて複数の画像代表値に変換す
る前処理部と、予め設けられた前記画像代表値を前記ニ
ューラルネットワークで学習することによって得られる
分離関数の各重み係数を、前記各硬貨のパターン画像に
対応して記憶しておくと共に、前記各硬貨のパターン画
像毎に前記記憶内容に基づいて前記画像代表値の分離演
算を順次実行する分離演算部と、前記分離演算部が出力
する前記硬貨のパターン画像に対応した分離演算値の中
で最も照合度が高い判定パターンを前記硬貨のパターン
画像として判定出力する判定部とを具備することによっ
て達成される。
The present invention relates to an effect discriminating apparatus, and an object of the present invention is to provide a learning function.
Hardness by pattern recognition using neural network
In a coin recognition device, an image sensor that optically measures a pattern image of a coin to be recognized , and a pattern image data obtained by the image sensor are divided into a number of small sections, and a binary image is provided for each small section. However, the preprocessing unit for converting the plurality of images representative values by using a plurality of ring-shaped mask covering the different parts in a ring shape from the binarized image data, the image representative value previously provided two
Obtained by learning on neural networks
Each weighting factor of the separation function is added to the pattern image of each coin.
With stored correspondingly, a separation calculation section for sequentially executing the separation operation of the image representative value based on the stored contents the each pattern images of the coins, the pattern of the coin which the separation calculation portion outputs A determination unit that determines and outputs a determination pattern having the highest matching degree among separation operation values corresponding to an image as a pattern image of the coin.

【0008】[0008]

【作用】本発明では、学習機能を有するニューラルネッ
トワークによって硬貨等のパターン認識を行なうと共
に、イメージセンサで光学的に計測されたパターン画像
データを複数のリング状マスクを用いて縮小化し、複数
の画像代表値を得る。リング状マスクは多数の小区画を
有し、小区画のリング状領域はその一部が被覆される。
このようなリング状マスクで縮小化された画像代表値は
パターン画像の回転に不変であり、分離演算部に入力さ
れ記憶される。分離演算部には、予めニューラルネット
ワークで分離関数の各重み係数が学習されて記憶されて
おり、判定部は、分離演算部が出力する硬貨のパターン
画像に対応した分離演算値の中で、最も照合度が高い判
定パターンを当該硬貨のパターン画像として判定するよ
うになっている。これにより、学習時のニューラルネッ
トワークの構成が小規模になると共に、硬貨識別装置全
体の制御装置が小規模となる。また、リング状マスクを
用いて画像データの縮小化を行なっているので、硬貨の
回転方向の変動に対して認識性能が劣化しない利点があ
る。
According to the present invention, pattern recognition of coins and the like is performed by a neural network having a learning function, and pattern image data optically measured by an image sensor is reduced using a plurality of ring-shaped masks to form a plurality of images. Get a representative value. The ring-shaped mask has a large number of small sections, and the ring-shaped region of the small section is partially covered.
The image representative value reduced by such a ring-shaped mask is invariant to the rotation of the pattern image, and is input to and stored in the separation operation unit. In the separation operation unit, each weight coefficient of the separation function is learned and stored in advance by a neural network, and the determination unit determines the most among the separation operation values corresponding to the coin pattern image output by the separation operation unit. A determination pattern having a high degree of collation is determined as a pattern image of the coin. Accordingly, the configuration of the neural network at the time of learning becomes small, and the control device of the entire coin identification device becomes small. In addition, since the image data is reduced using the ring-shaped mask, there is an advantage that the recognition performance is not deteriorated by the fluctuation of the coin rotating direction.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1はリング状マスクを用いた場合の硬貨識別装
置の構成例を示すブロック図であり、認識対象の硬貨1
はCCD等で成るイメージセンサ2で計測され、正規
化、ノイズ除去等の必要な画像処理が施されて入力画像
3が得られる。入力画像3は、xy座標系をr−θ座標
系に座標変換を行なって前処理部4内のリング状マスク
41〜4nに入力され、各リング状マスク41〜4nか
らの総和値が演算されて画像代表値SB1〜SBnが得
られる。画像代表値SB1〜SBnはニューラルネット
ワークの分離演算部5に入力され、予め判定用硬貨のパ
ターン分類に最適に調整された重みにより、分離演算値
SP1〜SPnが識別対象のカテゴリー毎に算出され
る。各分離演算値SP1〜SPnは判定部6に入力さ
れ、各分離演算値SP1〜SPnの中で最大値(又は最
小値)を有するパターンが対象物の硬貨1のパターン画
像として出力される。前処理部4内のマスク41〜4n
は、複数個のリング状領域の異なる部分が被覆されたリ
ング状のマスクである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a coin identification device using a ring-shaped mask.
Is measured by an image sensor 2 composed of a CCD or the like, and subjected to necessary image processing such as normalization and noise removal to obtain an input image 3. The input image 3 is subjected to coordinate conversion from the xy coordinate system to the r-θ coordinate system and input to the ring-shaped masks 41 to 4n in the preprocessing unit 4, and the sum value from each of the ring-shaped masks 41 to 4n is calculated. Thus, image representative values SB1 to SBn are obtained. The image representative values SB1 to SBn are input to the separation calculation unit 5 of the neural network, and the separation calculation values SP1 to SPn are calculated for each category to be identified by weights optimally adjusted in advance for the pattern classification of coins for determination. . Each of the separated operation values SP1 to SPn is input to the determination unit 6, and a pattern having the maximum value (or the minimum value) among the separated operation values SP1 to SPn is output as a pattern image of the coin 1 as the target. Masks 41 to 4n in preprocessing unit 4
Is a ring-shaped mask in which different portions of a plurality of ring-shaped regions are covered.

【0010】まず、リング状マスクを用いた前処理部4
について説明する。硬貨識別にリング状マスク41〜4
nを用いる理由は、次のことによる。図2に示すように
8×8のマトリックス上の“0”と“1”の2値画像に
おいて、画像の特徴量として画素数の総和であるスラブ
値(図1の例では2値画像の“1”の数)を用いた場
合、図2(A)では文字“E”を特徴づける値として
“14”が得られ、同図(B)では文字“H”を特徴づ
ける値として“12”が得られる。従って、スラブ値を
用いることによって“E”と“H”が分離可能となる。
しかしながら、異なるパターンを有する画像でもスラブ
値が等しくなる場合が存在する。例えば、図3(A)で
は文字“F”のスラブ値は“10”であるが、同図
(B)の文字“K”のスクラブ値も“10”であり、分
離不可能となる。このような問題に対しては、入力画像
をx−y座標系からr−θ座標系に座標変換をした後
に、図4(C)に示すような入力画像の画素に対応する
特定のリング状領域の部分が被覆されたリング状マスク
を導入することにより解決できる。図4(C)のマスク
で図3(A)の画像を覆うと図4(A)に示す画像とな
り、この場合のスラブ値は“4”となる。一方、図4
(C)のマスクで図3(B)の画像を覆うと図4(B)
に示す画像となり、スラブ値は“3”となる。このよう
にリング状マスクを導入することにより、“F”と
“K”も分離可能となる。更に、そのスラブ値は回転に
対して不変となる。まず、種々の画像を分離するため
に、図4(C)に示すようなリング状マスクによって被
覆される部分の位置を予め選定しておく。この場合、た
だ一つのこのようなマスクによって、種々の画像を分離
できるスラブ値を生成する確率は極めて小さい。しかし
ながら、前述のように異なる種々のリング状マスクを使
用することによって、同じ画像でも異なるスラブ値列を
得ることができる。このスラブ値列のいずれかが画像間
で異なることが多く、種々のリング状マスクを利用する
ことによって、画像間の分離能力を確率的に高めること
が可能であると推測される。なお、上述の複数の異なる
リング状マスクを使用することは、次のような物理的な
意味を有している。つまり、3次元物体を他方向から視
点を変えて観測する場合、同一の対象でも異なる情報を
得ることができる。これと同様に、種々のリング状マス
クを用いることは2次元平面内で視点を変えて画像を観
測することになり、前述のように同一の画像でも異なる
情報を生成することが可能となる。
First, a pre-processing unit 4 using a ring-shaped mask
Will be described. Ring masks 41 to 4 for coin identification
The reason for using n is as follows. As shown in FIG. 2, in a binary image of “0” and “1” on an 8 × 8 matrix, a slab value that is the sum of the number of pixels (in the example of FIG. 2A, “14” is obtained as a value characterizing the character “E” in FIG. 2A, and “12” is obtained as a value characterizing the character “H” in FIG. 2B. Is obtained. Therefore, “E” and “H” can be separated by using the slab value.
However, there are cases where slab values are equal even in images having different patterns. For example, in FIG. 3A, the slab value of the character "F" is "10", but the scrub value of the character "K" in FIG. 3B is also "10", and the character cannot be separated. For such a problem, after converting the input image from the xy coordinate system to the r-θ coordinate system, a specific ring shape corresponding to the pixels of the input image as shown in FIG. The problem can be solved by introducing a ring-shaped mask in which a part of the region is covered. When the image of FIG. 3A is covered with the mask of FIG. 4C, the image shown in FIG. 4A is obtained, and the slab value in this case is “4”. On the other hand, FIG.
When the image of FIG. 3B is covered with the mask of FIG.
, And the slab value is “3”. By introducing the ring-shaped mask in this manner, “F” and “K” can be separated. Furthermore, the slab value is invariant to rotation. First, in order to separate various images, the position of a portion covered with a ring-shaped mask as shown in FIG. 4C is selected in advance. In this case, the probability of generating slab values that can separate various images with only one such mask is extremely small. However, different slab value sequences can be obtained for the same image by using different ring masks as described above. Either of the slab value sequences often differs between images, and it is presumed that the use of various ring-shaped masks makes it possible to stochastically increase the separation capability between images. The use of the plurality of different ring-shaped masks has the following physical meaning. That is, when observing a three-dimensional object from another direction while changing the viewpoint, different information can be obtained even for the same object. Similarly, using various ring-shaped masks means observing an image from a different viewpoint in a two-dimensional plane. As described above, different information can be generated even from the same image.

【0011】この場合、前処理で入力画像が種々の異な
るリング状マスクで覆われ、被覆されない画素の総和が
それぞれスラブ値SB1〜SBnとなり、入力端子群の
入力端子と一対一に対応している。
In this case, in the pre-processing, the input image is covered with various different ring-shaped masks, and the sum of the uncovered pixels becomes slab values SB1 to SBn, respectively, and corresponds one-to-one with the input terminals of the input terminal group. .

【0012】図5は、マスク41〜4nの如きリング状
マスクの効果を説明するためのものであり、同図(A)
は入力画像が回転しない場合にスラブ値が“6”である
ことを示している。そして、図5(B)に示すように入
力画像が回転しても、そのスラブ値は“6”のままであ
り、入力画像の回転に対して不変のスラブ値を得ること
ができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of a ring-shaped mask such as the masks 41 to 4n.
Indicates that the slab value is "6" when the input image is not rotated. Then, even if the input image is rotated as shown in FIG. 5B, the slab value remains at “6”, and a slab value that is invariant to the rotation of the input image can be obtained.

【0013】次に、分離演算部5を図1及び図6を用い
て説明する。分離演算部5は、大別すると入力端子群1
0、出力端子群11及び入力端子群10と出力端子群1
1との関係を示す分離関数から成っている。入力端子群
10は、前処理部4からの各マスクの種類に一対一に対
応するように入力端子が設けられており、各マスク種類
により前処理されたスラブ値(マスク処理された後の画
素数の総和)を対応する入力端子に入力する。出力端子
群11は、識別すべきカテゴリーに一対一に対応するよ
うに出力端子が設けられている。例えば、500円硬
貨、100円硬貨、50円硬貨、10円硬貨が識別対象
のとき、出力端子群の上の端子から順に各端子が一対一
に対応しており、該当する出力端子が1に最も近い値
(最大値)を出力し、他の出力端子は0に近い値を出力
する。500円硬貨と識別されたときは、出力端子群1
1の最上位の出力端子が最大値を出力することになる。
Next, the separation operation section 5 will be described with reference to FIGS. The separation operation unit 5 is roughly divided into the input terminal group 1
0, output terminal group 11, input terminal group 10, and output terminal group 1
It consists of a separation function indicating the relationship with 1. The input terminal group 10 is provided with input terminals so as to correspond one-to-one with each type of mask from the pre-processing unit 4, and has a slab value pre-processed by each mask type (pixels after mask processing). (Sum of numbers) is input to the corresponding input terminal. The output terminals 11 are provided with output terminals so as to correspond one-to-one to categories to be identified. For example, when a 500-yen coin, a 100-yen coin, a 50-yen coin, and a 10-yen coin are to be identified, the terminals correspond one-to-one from the terminal above the output terminal group, and the corresponding output terminal is 1 The closest value (maximum value) is output, and the other output terminals output values close to zero. If the coin is identified as a 500 yen coin, the output terminal group 1
The highest output terminal of 1 will output the maximum value.

【0014】そして、この入力端子群10と出力端子群
11との間の関係を示す分離関数は、一旦中間の分離関
数(y,y)を介したもので成る。具体的には、例
えば入力端子群10の入力端子を3個、出力端子群11
の出力端子と4個としたものを図6に示す。図6に対応
する分離関数は、まず、入力端子群10の入力端子に入
力される情報(SB、SB、SB)を変数とす
る。中間の分離関数として、
The separation function indicating the relationship between the input terminal group 10 and the output terminal group 11 is formed through an intermediate separation function (y 1 , y 2 ). Specifically, for example, three input terminals of the input terminal group 10 and three output terminals 11
FIG. 6 shows four output terminals and four output terminals. The separation function corresponding to FIG. 6 first uses information (SB 1 , SB 2 , SB 3 ) input to the input terminals of the input terminal group 10 as variables. As an intermediate separation function,

【数1】 y=f(SB×w+SB×w+SB×w) y=f(SB×w+SB×w+SB×w) が成り立つ。また、中間の分離関数と出力端子群の出力
端子との間では、
Y 1 = f (SB 1 × w 1 + SB 2 × w 3 + SB 3 × w 5 ) y 2 = f (SB 1 × w 2 + SB 2 × w 4 + SB 3 × w 6 ) holds. Also, between the intermediate separation function and the output terminal of the output terminal group,

【数2】 SP=f(y×w′+y×w′) SP=f(y×w′+y×w′) SP=f(y×w′+y×w′) SP=f(y×w′+y×w′) が成り立つ。ここで、数1を数2に代入すると、次の数
3が得られる。
[Number 2] SP 1 = f (y 1 × w 1 '+ y 2 × w 5') SP 2 = f (y 1 × w 2 '+ y 2 × w 6') SP 3 = f (y 1 × w 3 '+ Y 2 × w 7 ') SP 4 = f (y 1 × w 4 '+ y 2 × w 8 '). Here, the following equation 3 is obtained by substituting equation 1 for equation 2.

【数3】 SP=f{f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′+ f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′} SP=f{f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′+ f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′} SP=f{f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′+ f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′} SP=f{f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′+ f(SB×w+SB×w+SB×w)×w′} 尚、上記数1〜数3で関数fはSP 1 = f {f (SB 1 × w 1 + SB 2 × w 3 + SB 3 × w 5 ) × w 1 ′ + f (SB 1 × w 2 + SB 2 × w 4 + SB 3 × w 6 ) × w 5 ′} SP 2 = f {f (SB 1 × w 1 + SB 2 × w 3 + SB 3 × w 5 ) × w 2 ′ + f (SB 1 × w 2 + SB 2 × w 4 + SB 3 × w 6 ) × w 6 ′} SP 3 = f {f (SB 1 × w 1 + SB 2 × w 3 + SB 3 × w 5 ) × w 3 ′ + f (SB 1 × w 2 + SB 2 × w 4 + SB 3 × w 6 ) × w 7 ′} SP 4 = f {f (SB 1 × w 1 + SB 2 × w 3 + SB 3 × w 5 ) × w 4 ′ + f (SB 1 × w 2 + SB 2 × w 4 + SB 3 × w 6 ) × w 8 ′} Note that the function f is

【数4】 である。上記数1〜3をコンピュータソフトで実行する
ことにより、重みw〜w及びw′〜w′が全て
予め定められているので、入力される画像代表値の組合
せSB〜SBから出力SP〜SP(例えば50
0円硬貨、100円硬貨、50円硬貨、1円硬貨)の照
合度を求めることができる。
(Equation 4) It is. By executing the above equations 1 to 3 with computer software, the weights w 1 to w 6 and w 1 ′ to w 8 ′ are all predetermined, so that combinations SB 1 to SB 3 of the input image representative values are set. Output SP 1 to SP 4 (for example, 50
The matching degree of 0 yen coin, 100 yen coin, 50 yen coin, 1 yen coin) can be obtained.

【0015】そして、上記重みW〜W及びW′〜
′の識別に際して予めの選定は、例えば図1(B)
に示すようなニューラルネットワークの学習を用いて行
うことができ、その代表的学習アルゴリズムは、
The weights W 1 to W 6 and W 1 ′ to
For the selection of W 8 ′ in advance, for example, FIG.
Can be performed using neural network learning as shown in

【数5】 で与えられるバックプロパゲーション法があり、これを
用いて行うことができる。この学習については既に一般
に知られている内容であるので、説明は省略する。次
に、判別部6について説明する。判別部部6は、分離演
算部5の各々の出力端子から情報を入力し、その中から
最大値(最小値とするようにしても良い)を判別し、そ
の最大値の出力端子に対応するカテゴリーを判別する。
例えば、出力端子群11の出力端子が上から500円硬
貨、100円硬貨…10円硬貨というカテゴリーに対応
している場合に、最上位の出力端子から最大値の出力が
出ていれば500円硬貨と判別する。なお、上記実施例
では入力画像を一旦x,y座標系からr−θ座標系上に
変換して処理を行うようにしているが、この座標変換を
省略して直接x−y座標系での処理も可能である。特
に、分解能の高い入力画像の場合はr−θ座標系に変換
する必要性は少なく、x−y座標系のままリング状の処
理を行い得る。また、上記実施例では、分離演算部5と
判別部6とを別々のハードウェアで構成しているが、1
つのもので構成して同様の処理をソフトプログラムで行
うこともできる。更に、上記実施例では、中間の分離関
数(y,y)は一般であるが、数段の中間の分離関
数を介して入力端子群10と出力端子群11との間を分
離演算するようにしても良い。
(Equation 5) There is a back propagation method given by Since this learning is already generally known, the description is omitted. Next, the determination unit 6 will be described. The determination unit 6 receives information from each output terminal of the separation operation unit 5, determines the maximum value (may be set to the minimum value) from the information, and corresponds to the output terminal having the maximum value. Determine the category.
For example, if the output terminals of the output terminal group 11 correspond to the category of 500 yen coin, 100 yen coin,... 10 yen coin from the top, if the output of the highest value is output from the highest output terminal, 500 yen Judge as coins. In the above embodiment, the input image is temporarily converted from the x, y coordinate system to the r-θ coordinate system to perform processing. However, this coordinate conversion is omitted and the processing is directly performed in the xy coordinate system. Processing is also possible. In particular, in the case of an input image having a high resolution, there is little need to convert the input image into the r-θ coordinate system, and the ring-shaped processing can be performed with the xy coordinate system. Further, in the above embodiment, the separation operation unit 5 and the discrimination unit 6 are configured by different hardware.
And the same processing can be performed by a software program. Further, in the above embodiment, the intermediate separation function (y 1 , y 2 ) is general, but the separation operation between the input terminal group 10 and the output terminal group 11 is performed via the intermediate separation function of several stages. You may do it.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明の硬貨識別装置によ
れば、ニューラルネットワークを用いて予め学習するよ
うになっているので、硬貨の回転、濃淡に不変性をもっ
て認識することができる。また、本発明によれば前処理
部にリング状マスクを用いて画像代表値(スラブ)を求
めているので、識別関数部の構成が小規模となり、硬貨
識別装置全体の制御装置が小規模となる。更に、学習に
よって得られた重み係数を用いて識別関数を構成し、コ
ンピュータソフトで識別演算するようになっているの
で、比較的安価な実装機を提供できる。
As described above, according to the coin discriminating apparatus of the present invention, since the learning is performed in advance using the neural network, the coin can be recognized invariably in the rotation and density of the coin. Further, according to the present invention, since the image representative value (slab) is obtained by using the ring-shaped mask in the preprocessing unit, the configuration of the discrimination function unit is small, and the control device of the entire coin discrimination device is small. Become. Furthermore, since a discriminant function is configured using the weighting coefficients obtained by learning and discriminant calculation is performed by computer software, a relatively inexpensive mounting machine can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の前提となるニューラルネットワークを
用いた硬貨識別装置の構成例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a coin identification device using a neural network as a premise of the present invention.

【図2】本発明に用いるスラブ値を説明するための図で
ある。
FIG. 2 is a diagram for explaining a slab value used in the present invention.

【図3】本発明に用いるスラブ値を説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a slab value used in the present invention.

【図4】本発明に用いるリング状マスクを説明するため
の図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a ring-shaped mask used in the present invention.

【図5】リング状マスクの効果を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the ring-shaped mask.

【図6】本発明によるニューラルネットワークの重みを
説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining weights of a neural network according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 硬貨 2 イメージセンサ 3 入力画像 4 前処理部 5 分離演算部 6 判定部 7 記憶演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coin 2 Image sensor 3 Input image 4 Preprocessing part 5 Separation calculation part 6 Judgment part 7 Storage calculation part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−118796(JP,A) 特開 平1−245386(JP,A) 特開 昭59−62980(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G07D 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-118796 (JP, A) JP-A-1-245386 (JP, A) JP-A-59-62980 (JP, A) (58) Survey Field (Int. Cl. 7 , DB name) G07D 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】学習機能を有するニューラルネットワーク
を用いたパターン認識による硬貨認識装置において、 識別すべき硬貨のパターン画像を光学的に計測するイメ
ージセンサと、 該イメージセンサによって得られたパターン画像デー夕
を多数の小区画に分割すると共に、各小区画毎に2値化
し、該2値化画像データからリング状にそれぞれ異なる
部分を被覆する複数のリング状マスクを用いて複数の画
像代表値に変換する前処理部と、予め設けられた前記画像代表値を前記ニューラルネット
ワークで学習することによって得られる分離関数の各重
み係数を、前記各硬貨のパターン画像に対応して 記憶し
ておくと共に、前記各硬貨のパターン画像毎に前記記憶
内容に基づいて前記画像代表値の分離演算を順次実行す
る分離演算部と、 前記分離演算部が出力する前記硬貨のパターン画像に対
応した分離演算値の中で最も照合度が高い判定パターン
を前記硬貨のパターン画像として判定出力する判定部
と、 を具備したことを特徴とする硬貨識別装置。
1. A neural network having a learning function
In a coin recognition device based on pattern recognition using, an image sensor that optically measures a pattern image of a coin to be recognized , and a pattern image data obtained by the image sensor is divided into a number of small sections. binarizing each small compartment, a preprocessing unit for converting the plurality of images representative values by using a plurality of ring-shaped mask covering the different parts in a ring shape from the binarized image data, previously provided the Image representative value is calculated using the neural network
Each weight of the separation function obtained by learning on the work
A separation operation unit that stores the only coefficient in correspondence with the pattern image of each coin, and sequentially executes the separation operation of the image representative value based on the storage content for each pattern image of each coin, A determination unit that determines and outputs, as a pattern image of the coin, a determination pattern having the highest matching degree among the separation operation values corresponding to the pattern image of the coin output by the separation operation unit. Coin identification device.
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