钞票印刷光变图文检测方法及装置

广电运通金融电子股份有限公司 陈 健

近年来，随着社会经济的不断发展，现金流通量在不断地增加，不法分子利用新的技术制造各种各样的假钞，严重扰乱了金融市场秩序，破坏了国家的稳定和团结，给社会经济带来了严重的危害。为了保护国家和人民的利益，结合现代科学技术的发展，不断提高人民币的防伪技术水平。中国人民银行于2015年开始，陆续发行了新版人民币。新版本的人民币在防伪能力和印刷质量等方面有了很大的提升。人民币防伪技术的提高，大大增加了假钞制作的成本和难度，能够很大程度上减少假钞的制贩。

2017年，中国人民银行发布了金融机具的行业标准。新的标准细化了鉴伪能力的等级，量化了防伪特征数量。对现金机具的鉴伪水平提出了“最严格”要求。现金机具所具备的防伪特征数量越多，意味着机具防伪性能也越强，国家的现金防火墙体系也更加巩固。因此，不断地提高机具防伪性能水平，有利于产品在市场上保持核心竞争力。

1 研究背景和意义

印刷光变图文是国际钞票防伪领域公认的前沿公众防伪技术之一。目前包括欧元、卢布、人民币都采用了该技术。印刷光变技术是指在不同角度下观察印刷油墨特征，油墨特征的颜色会发生改变，并且可以看到一条高亮光带在数字上滚动。当前的钞票防伪特征检测装置，检测传感器与物体检测平面仅有固定的一种角度，只能检测印刷光变图文特征的有无、缺失以及大致轮廓，无法鉴别出纸币晃动时，高亮光带在光变数字上滚动的重要特性。

本论文提出一种多角度印刷光变图文检测的方法和装置，通过两组不同角度的检测传感器，获取得到不同角度下光变数字图文上的高亮光带位置，对比两组高亮光带位置能准确判断出光变图文特征的真假属性，如高亮光带存在，且两组光带位置不一致，则该特征正常，是真钞；如高亮光带不存在，或光带位置不发生变化，则该特征异常，是假钞。

2 研究内容和技术方案

本文研究的方法，主要通过一个检测装置，采用CIS图像传感器采集钞票再可见光图像下的反射图像，红外光下的反射和透射图像，提取图像上的关键特征进行图像鉴伪研究。在对钞票图像进行特征提取之前，先要对钞票图像进行预处理操作，包括图像背景区域的去处，特征区域的定位、分割等。

2.1 检测装置结构

如图1所示，1为第二组上部CIS；2为第二组下部CIS；3为第一组上部CIS；4为第一组下部CIS，两组CIS安装的角度不完全一样；5为若干导钞轮，走钞通道位于上部和下部CIS中间通道。钞票从右往左进入后，触发两组CIS依次对钞票的正面和反面图像进行采集。

图1 检测装置结构示意图

2.2 具体实现流程

钞票图像是在移动的状态下，通过CIS高速扫描的图像，图像上会有很多噪声，走钞的过程中会出现钞票图像倾斜的现象，需要先对图像预处理，再进行后续操作，具体流程如图2所示。

图2 检测方法流程图

钞票图像预处理包括图像的边缘检测、旋转校正，去除冗余的图像数据，得到完整的钞票图像，如图3所示。

图3 预处理后钞票图像

经过预处理后的钞票图像，包含了全副的钞票图案，需要进行字符的定位和切割，提取出感兴趣区域；如图4所示，第一组CIS采集到的印刷光变图文特征，高亮的光带较宽，且均匀分布有2条光带；第二组CIS采集到的印刷光变图文特征，高亮的光带较窄，且分布仅有1条光带。

图4 两组CIS采集到的印刷光变图文特征

根据得到的光变数字字符图像，对图像的每行灰度进行统计，由于切割出来的数字宽度可能不同，因此需要统计每行灰度的均值AvgG(i)，设第i行图像共有n个像素，G(i,j)表示光变数字图像第i行第j个像素的灰度值，则通过公式：

可得到灰度变化曲线，如图5所示。

图5 CIS采集生成的灰度曲线及数据

根据灰度曲线的最大值Max_AvgG和最小值Min_AvgG，计算出变化曲线的幅值大小Diff，通过公式：

如大于设定阈值T1，即Diff >T1。则满足光变数字上存在高亮光带的条件，反之，则不存在高亮光带。

判断出光变数字上存在高亮光带，记录两级CIS的Max_AvgG再特征图像上的坐标位置Pos1和Pos2，并进一步判断两级CIS图像高亮光带坐标位置Diff_Pos，通过公式：

如高亮光带的坐标相对位置发生偏移，大于设定的阈值T2，即Diff_Pos>T2。则该高亮光带会随着不同观察角度的变化而变化，特征图案正常，是真钞；反之，则特征图案异常，是假钞。

结论：本技术方案采用了不同角度的CIS布局方案，采集到不同位置和角度下印刷光变图文的灰度特征曲线，根据曲线的差异性大小，推论出该特征的真伪属性，如不是采用这类特殊油墨印制的真钞，则可以通过这种技术手段将异常钞票识别出来。该方法，适用于鉴别带有印刷光变图文特征的所有钞票和票据，对于现金机具的鉴伪能力提升具有明显的促进作用。