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基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究

日期:2019-03-15 14:59
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摘要: 基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究 四川明升体育备用网址科技有限公司-黃宇 0 引言 紙幣是國家發行的用于交換的貨幣符號。它的出現極大的繁榮和發展了國民經濟,便捷了人民工作和日常生活。隨著近年來我國經濟持續、快速的增長,進出口貿易的急劇增大,人民幣取得了巨大的發展,國際化進程日益加快。但同時也對紙幣在流通過程中的檢測和鑒別提出了更高的要求。 目前常用的真、假紙幣鑒定方法大體可以分為兩類:主觀鑒別類和專家鑒別類。其中,主觀鑒別類是通過視覺、感官等主觀方式對紙幣真假進行鑒別,如針對紙...

基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究

四川明升体育备用网址科技有限公司-黃宇

0 引言

紙幣是國家發行的用于交換的貨幣符號。它的出現極大的繁榮和發展了國民經濟,便捷了人民工作和日常生活。隨著近年來我國經濟持續、快速的增長,進出口貿易的急劇增大,人民幣取得了巨大的發展,國際化進程日益加快。但同時也對紙幣在流通過程中的檢測和鑒別提出了更高的要求。

目前常用的真、假紙幣鑒定方法大體可以分為兩類:主觀鑒別類和專家鑒別類。其中,主觀鑒別類是通過視覺、感官等主觀方式對紙幣真假進行鑒別,如針對紙幣上的“水印”、正背面重合印刷、圖紋接線、多色套印、顏色等信息,通過直接目視觀察對其進行判斷。又如紙幣的厚度、挺度、粗糙度以及凹印油墨沉積處明顯的手感等信息可以通過觸摸來獲取。此類方法簡單易行、方便快捷,是*為常用的方法。但因其主要由消費者依靠主觀感受或經驗判斷,缺乏科學性和準確性。專家鑒別類方法,需要借助一定的儀器來鑒別,如放大鏡、紫外線燈、磁性檢驗設備,以及化學分析方法等。這類方法相比于主觀鑒別法雖然準確性有所提升,但還未能達到高效、準確對紙幣真偽進行鑒別的目的,因此,需要研究新的更科學、更準確的鑒別方法。

基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究

圖像分析技術是近年來新興的紙幣防偽鑒定技術,該技術通過圖像傳感器采集紙幣的光譜圖像(包括紅外、可見光、紫外等),并利用數字圖像處理技術進行分析和處理。紙幣在圖像方面具有更為豐富的信息,假幣無法在各光譜圖像下都保持與真幣的一致性。而且圖像圖形技術,可以對單張圖像或多光譜融合的圖像進行縮放、旋轉、對比度調整等處理,可以多方位多層次檢測紙幣數據;還可以對紙幣防偽特征區域及其它感興趣的區域進行測量和定量分析,給出檢測信息和識別結果。因此,圖像分析技術可以克服傳統檢測技術的問題,大大提高紙幣防偽鑒定的準確性。本研究利用四川明升体育备用网址科技有限公司自主研發的明升体育官网成像系統獲取第五套百元大鈔新舊兩個版本與不同版本的假幣的明升体育官网圖像,分析不同版本真鈔、假鈔在400-1000nm范圍內其光譜反射率的差異,從而提取真鈔不同于假鈔的特征波段,為制作驗鈔設備提供理論基礎。

基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究

1 材料與分析

1.1 試驗材料

試驗中的2015版百元新版、2005版百元舊鈔均為真鈔,從中國銀行ATM機提取,另外兩張百元假鈔則由公安系統提供。

1.2 紙幣明升体育官网圖像采集

紙幣明升体育官网圖像數據采集采用四川明升体育备用网址科技有限公司的 GaiaSorter明升体育官网分選儀系統。該系統主要由明升体育官网成像儀CCD相機、鹵素燈光源、暗箱、計算機組成,如圖1。實驗儀器參數設置如表1

 

 1 GaiaSorter 明升体育官网分選儀

1   GaiaSorter 明升体育官网分選儀系統參數

序號

相關參數

V10E

1

光譜范圍

400-1000 nm

2

光譜分辨率

2.8 nm

3

像面尺寸

6.15×14.2

4

倒線色散

97.5nm/mm

5

相對孔徑

F/2.4

6

雜散光

<0.5%

7

波段數

520

8

成像鏡頭

23 mm

在進行明升体育官网圖像采集時,需要設置相機曝光時間,平臺移動速度以及物鏡之間的距離。這 3 個參數相互影響,圖像調節的目的是使采集的圖像大小合適,清晰,不變形失真。經過反復嘗試,物鏡高度設置為 26 cm,曝光時間設置為10ms,平臺移動速度設置為 0.45 cm/s。圖像采集軟件采用四川明升体育备用网址科技有限公司提供的明升体育官网成像系統采集軟件SpecView完成。圖像處理采用 ENVI5.3 軟件進行處理。在進行圖像處理之前,先要對采集的光譜圖像進行圖像校正,圖像校正公式如下:

(1)

式中,Rref 是校正過的圖像,DNraw 是原始圖像,DNwhite為白板校正圖像,DNdark 是黑板校正圖像。

1.3 明升体育官网圖像預處理

試驗得到的光譜含有由儀器和試驗條件等引起的噪聲,對這些噪聲的處理有助于減少噪聲對光譜分析的影響,突出光譜的有效信息。Savitzky-Golay (SG)平滑算法可以有效消減光譜數據中的隨機噪聲,消噪效果受平滑點數的影響,本文中選擇SG二次多項式5點平滑對光譜數據進行處理。

基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究結果與分析

2.1 2005版真鈔、2015版真鈔與假鈔正面光譜差異分析

百元紙幣有正反兩面,兩面的信息均可作為判斷紙幣真偽的必要條件,圖2為百元紙幣正面毛主席衣領部分特征點的2005版真鈔、2015版真鈔以及假鈔的光譜曲線圖。從圖中可知,無論是2005版的真鈔還是2015版的真鈔,其在530 nm處有一吸收谷,530nm后反射率均呈指數上升趨勢,在580 nm附近出現拐點,之后反射率繼續上升,在640 nm附近上升趨勢逐漸減弱,其光譜反射率取向平穩。而兩張百元假鈔,其吸收谷在450-500 nm范圍內,在500 nm后兩張假幣的光譜反射率均呈指數上升趨勢,到580 nm附近,光譜反射率上升趨勢減弱,但仍保持緩慢上升趨勢。

運用動態滾動模式觀察紙幣正面明升体育官网圖像各波段的灰度圖可知,在近紅外區域能較好地區分紙幣的真偽。圖3列舉了正面真假鈔百元大鈔在近紅外870 nm處灰度圖,從圖中可知,無論是2005版還是2015版的百元真鈔,紙幣左側的毛主席頭像水印、100數字等均清晰可見,而兩張假鈔的左側無毛主席頭像水印,且100數字顯示模糊甚至沒有,因此正面的這兩個標志可以作為識別紙幣真偽的必要條件。

 

2 真假鈔百元大鈔正面光譜曲線圖

 

3 正面真假鈔百元大鈔在近紅外870 nm處灰度圖

2.2 2005版真鈔、2015版真鈔與假鈔反面光譜差異分析

2分析了百元大鈔正面真偽鈔的光譜差異,從光譜曲線來看,真鈔與假鈔在400-1000 nm范圍內存在顯著性差異。圖4從百元大鈔反面來分析真偽幣的光譜曲線差異。以紙幣左側人民大會堂特征點為例(如圖3左側的紅色五角星),分析2005版真鈔、2015版真鈔、假鈔的光譜曲線差異。從圖3右圖可知,假鈔-1400-590 nm范圍內,其光譜反射率大小及變化趨勢與真鈔十分相似,且在550 nm處均有一個吸收谷,從550-590 nm范圍內均呈指數上升趨勢。在可見光范圍內,假鈔-1與真鈔的反射率及其相近,因此用人眼幾乎很難判斷其真偽。假鈔-2的造偽水平沒有假鈔-1高,除560-570 nm范圍內,在其他可見光和近紅外區域,能較好地辨其真偽。 在700 nm后,真鈔與假鈔的光譜反射率差異逐漸增大,因此,可利用近紅外區域的波段辨別紙幣的真偽。

 

4真假鈔百元大鈔反面光譜曲線圖

運用動態滾動模式觀察反面明升体育官网圖像各波段的灰度圖可知,在近紅外區域能較好地區分紙幣的真偽。圖5列舉了正面真假鈔百元大鈔在近紅外870 nm處灰度圖,從圖5可知,百元真鈔反面除了擁有正面在近紅外處毛主席頭像水印、100數字清晰可見外,反面人民大會堂的左側清晰可見,而人民大會的右側的圖像則在近紅外區域全被吸收,沒有顯示出任何信息;假鈔則在近紅外區域要么模糊地顯示出整個人民大會堂(如假鈔-1),要么全部被吸收沒有顯示出來(如假鈔-2),均沒有任何信息顯示出啦,因此反面的毛主席頭像水印、100水印和人民大會堂均可作為識別紙幣真偽的必要條件。

 

5 反面真假鈔百元大鈔在近紅外870 nm處灰度圖

基于成像明升体育官网技術的紙幣真偽辨別研究結論

本研究利用明升体育官网成像技術,從百元紙幣的正反兩面來比較真、偽紙幣特征點的光譜信息差異,對紙幣進行真偽鑒別,得到如下結論。

1) 百元紙幣正面無論是從可見光還是近紅外區域均能較好地區分真偽紙幣,這是因為無論真鈔在530 nm處有一吸收谷,530nm后反射率均呈指數上升趨勢,在580 nm附近出現拐點,之后反射率繼續上升,在640 nm附近上升趨勢逐漸減弱,其光譜反射率取向平穩,而偽鈔沒有以上真鈔所具有的特征。在近紅外區域,百元大鈔的毛主席頭像水印、100水印亦可作為辨別紙幣真偽的必要條件。

2) 百元大鈔反面由于造假技術的提高,在可見光區域有時候很難辨別紙幣的真假,因此需要借助紅外技術,在近紅外區域,百元真鈔有毛主席頭像水印、100水印、左側人民大會堂清晰可見,而偽鈔沒有以上特征,因此可作為辨別紙幣真偽的必要條件。

3) 綜上所述,利用光譜紅外技術,從紙幣的正反兩面出發,更能有效地提高紙幣辨別能力。